Chips M1 da Apple: o Santo Graal para a visão da Apple

Maçã. Você sabe que uma empresa 'chegou' e é um gigante quando o nome se torna um verbo (como Google) ou quando o nome da empresa se torna mais popular do que a coisa que lhe deu o nome, mesmo que tenha sido concebido alguns milênios depois o antigo. Essa é a Apple.

Com uma capitalização de mercado de US$ 2 trilhões, o PIB de apenas alguns países é maior que o valor de mercado da empresa. Se a Apple fosse um país, estaria no top 10 se seu valor de mercado fosse considerado como seu PIB. É difícil visualizar números gigantescos e a avaliação da Apple é o modelo para isso.

Números, avaliação e valor monetário nunca são um atributo autônomo. Na maioria das vezes, é apoiado por um forte conjunto de coisas que o fazedor de dinheiro fornece ao mundo, avançando a humanidade como uma corrida para levar uma vida melhor. E a Apple, considerando quanto tempo ficou no cume, não é exceção a isso.

Visão da Apple

É um acéfalo que as ações falam mais alto que as palavras. Vamos fazer um balanço dos principais produtos da Apple que revolucionaram o mundo da computação, um produto por vez:

1. iMac (1998): Com seu novo visual em forma de ovo, tornou os computadores pessoais 'pessoais'.
2. iPod (2001): Em um mundo onde cassetes e CDs eram a única maneira de ouvir música (sem contar os insignificantes MP3 players da época), o iPod veio com a promessa de levar '1000 músicas no bolso'.
3. iPhone (2007): Indiscutivelmente o produto mais revolucionário da história da tecnologia, o iPhone combinou um 'Telefone, Dispositivo de Comunicação e um Navegador de Internet' em um único dispositivo que você pode carregar no bolso; liderando a nova onda tecnológica de smartphones e computação de bolso.
4. MacBook Air (2008): Isso simbolizava o envelope amarelo do qual Steve Jobs tirou um laptop completo, um que você pode realmente carregar em uma época em que grandes caixas de metal eram chamadas de laptops.

Não é preciso muito para conhecer o padrão aqui, para discernir a verdadeira estrela do norte que a Apple mantém em visão enquanto projeta tecnologia.

É reduzir a pegada de 'computadores' e torná-los mais pessoais, mais acessíveis. Computadores podem ser qualquer coisa. Desde uma máquina que cobre uma sala inteira, uma que fica na sua mesa, até a que está no seu bolso ou no seu pulso.

Foi assim que eles conseguiram ser um gigante quantitativo. Eles aperfeiçoaram suas proezas qualitativas; ano após ano, produto após produto.

Projeto CISC e conjunto de instruções x86

Os computadores trabalham em conjuntos de instruções (pense nisso como código de baixo nível), que a CPU executa em ciclos. CISC, que é um acrônimo para Complex Instruction Set Computer, é uma metodologia de projeto de CPU que visa combinar várias operações de baixo nível, como uma operação aritmética, carregamento da memória e armazenamento na memória; tudo em uma única instrução que a CPU pode executar em um único ciclo. x86 é o conjunto de instruções da CPU compatível com os processadores Intel que seguem esse design de CPU.

Este é o design que é altamente popular no mundo de laptops e desktops há décadas e ainda está forte agora, tanto que a Intel tinha um forte monopólio sobre a indústria de laptops e desktops, fornecendo chips para quase todos os fabricantes.

Mas, como diz a história, a mudança é a única constante e esse cenário, tanto do ponto de vista tecnológico quanto do ponto de vista empresarial, teve que mudar.

RISC Design e o advento dos chips ARM

O CISC foi um projeto muito revolucionário, mas enfatiza a eficiência nas instruções por programa. RISC, (que significa Computador de Conjunto de Instruções Reduzido), por outro lado, enfatizou a eficiência em ciclos por instrução. Em termos leigos, o CISC conseguiu uma computação mais rápida adicionando mais transistores no hardware da CPU (que precisava de mais energia para funcionar) e o RISC conseguiu isso com base em um software eficiente. (como compiladores ou código) Isso definitivamente exigia menos número de transistores no hardware que usavam menos energia para fugir.

Foi aí que o design de chips ARM entrou em cena. A ARM (sigla para Acorn RISC Machine ou posteriormente denominada Advanced RISC Machines) projetou chips seguindo o design RISC. Eles existiam quando o design CISC e os chips Intel x86 estavam sendo aceitos como norma; mas eles não poderiam ser um substituto para eles. Os chips ARM não tiveram chance contra os chips x86, por mais promissores que fossem. Um dos engenheiros de projeto trabalhando em projetos ARM notou um dia que os chips estavam funcionando sem sua fonte de alimentação conectada. Na verdade, estava sendo alimentado por vazamento dos trilhos de alimentação que levavam ao chip de E/S. Isso mostra como esses chips precisavam de menos energia para funcionar.

Com o ARM oferecendo esses benefícios, é natural que a Intel, o maior single player em chips para laptops e desktops, entre na onda e utilize o design ARM para fazer seus próprios chips. Mas a Intel não fez isso. Se o fizessem, teriam que dar uma parte considerável de royalties para a ARM, da qual eles não estavam prontos para desistir. Assim, eles investiram em sua própria microarquitetura de baixo consumo; os chips Atom. No entanto, considerando o fato de que sua formação Core estava indo tão bem, eles não queriam priorizar a formação Atom sobre sua formação Core, que era sua vaca leiteira e arriscar matá-la. Assim, os chips Atom lentamente se tornaram uma coisa do passado (o que poderia ter aberto um caminho para o futuro), com a Intel dobrando sua linha Core. (ou seja, concentrando-se no que funciona no presente)

ARM na Apple

Considerando o baixo consumo de energia dos chips ARM, isso se encaixa perfeitamente com a estrela do norte da Apple: reduzir a pegada da computação. Se um chip usa menos energia, ele precisa de menos bateria e pode ser mais 'de bolso'. A Apple comprou a PA Semi e investiu pesadamente em mais pesquisas que produziram CPUs mais rápidas, ano após ano, no design ARM. A Apple começou usando seu silício em todos os seus dispositivos de computação de baixa potência, como iPhones, iPods, iPads e Apple Watch. Eles fizeram isso implementando designs de SoC, que significa System on Chip. SoC (baseado na arquitetura ARM) combina todos os principais componentes diferentes de um computador, como RAM, E/S, wireless em um único chip, reduzindo gargalos e troca de informações caras por meio de conexões entre esses componentes, se eles não estivessem em um único chip . Mas ainda não era uma alternativa de chip x86 para desktop em termos de desempenho e esse foi seu maior desafio.

No entanto, com o tempo, a Apple continuou aperfeiçoando seu próprio silício baseado em ARM e, como mostra o gráfico abaixo, seu chip A13 Bionic que foi usado na linha do iPhone 11 foi realmente o ponto de virada, tornando-o mais poderoso que o mais poderoso Intel CPU de nível de desktop.

Foi aí que o gargalo dos chips da Intel veio à tona, em vez de serem apenas projeções.

O chip M1 e o advento dos poderosos computadores ARM

O Apple Silicon, que era baseado na arquitetura ARM e funcionava com uma pequena bateria, realmente começou a fornecer computação mais poderosa do que o chip que precisa de uma fonte de alimentação dedicada de alta potência e outros sistemas, como ventiladores ou resfriamento líquido para resfriá-lo.

Esse progresso sem precedentes abriu caminho para a Apple fazer laptops com seus próprios chips baseados em ARM da Apple em um mercado de chips baseados em x86; e em novembro de 2020, a Apple lançou suas linhas de laptops com seus próprios chips baseados em ARM, que chamaram de Apple M1 Chip.

No entanto, como o ARM é uma arquitetura completamente diferente do x86, o software codificado para máquinas x86 não será executado para dispositivos baseados em ARM. Então, isso significa que a Apple criou um laptop que não pode rodar nada que está presente no mercado? Não exatamente. É aí que entra o Rosetta da Apple, seu ambiente de tradução. Ele atua como um intermediário entre o software codificado x86 e os chips M1 baseados em ARM.

As implicações do mundo real disso são impressionantes para dizer o mínimo. Como o chip M1 é basicamente um SoC, a maioria dos principais componentes como a GPU, Neural Engine e até mesmo a RAM estão embutidos no chip, reduzindo o consumo de energia e aumentando o desempenho com ele. Desde tempos imemoriais, as empresas só podiam melhorar um sabotando o outro. Maior desempenho significa maior consumo de energia e menor vida útil da bateria; enquanto o aumento da vida útil da bateria significava menor desempenho. O M1 quebrou esse loop por estar tão à frente da concorrência.

Lewis Hilsenteger, do Unbox Therapy, um famoso canal de tecnologia canadense do YouTube, demonstrou como ele poderia exportar um vídeo editado do novo MacBook Air equipado com o chip M1 em quase metade do tempo necessário para um MacBook Pro baseado em Intel totalmente especificado, e o O ar nem tem ventoinhas para resfriar o chip! Considerando que este teste foi executado em um software que foi feito para máquinas x86 e não baseado em ARM M1 (obrigado, Rosetta), isso é absolutamente maluco em termos de desempenho de ambos, o chip M1 e o Rosetta como mecanismo de tradução. Podemos apenas imaginar quais seriam os ganhos de desempenho e bateria quando vemos um software que foi codificado para chips M1 baseados em ARM.

Agora, isso também traz o pequeno desafio que a Apple enfrentaria ao adotar os chips M1 daqui para frente. E isso é: ter desenvolvedores customizados para desenvolver uma versão de seu software especificamente para M1 baseado em ARM. Considerando o gigante que a Apple é, o número de usuários de desktops e laptops da Apple e o desempenho fenomenal dos chips M1, não deve demorar muito para que os desenvolvedores entrem na onda, especialmente considerando o fato de que vem de uma empresa famosa por liderar revoluções tecnológicas consistentemente. A Apple afirma que o período de transição é de 2 anos. Até então, Rosetta será o intermediário entre o software x86 e o ​​M1 baseado em ARM e, olhando para o seu desempenho, tenho certeza que ninguém vai reclamar.

Dizer que os chips M1 serão um estouro para todos os fabricantes de laptops e para a Intel como empresa é subestimar o inevitável. Com os dois principais dispositivos de tecnologia que quase todo mundo carrega no momento (por exemplo, laptops/desktops e smartphones) rodando na mesma arquitetura de CPU (ARM), a compatibilidade cruzada de aplicativos seria uma realidade e é uma realidade com o MacOS Big Sur, onde os aplicativos são executados em iPads e iPhones também podem ser executados em MacBooks. M1 é o advento de uma grande mudança na direção da computação de laptops e desktops, mais do que o iPhone. E essa consistência na inovação da Apple mostra como ter e permanecer fiel a uma grande visão é tão importante para uma empresa do que trabalhar por ganhos monetários de curto prazo, concentrando-se no que vende sobre a inovação. A Intel é um modelo para o último, com foco nas linhas Core em vez do Atom, sua microarquitetura de baixa potência. As alturas quantitativas sempre seguem a proeza qualitativa, e a Apple está na vanguarda dessa ideologia.