ชิป Apple M1: จอกศักดิ์สิทธิ์สำหรับวิสัยทัศน์ของ Apple

แอปเปิล. คุณทราบดีว่าบริษัท 'สร้างมัน' และเป็นยักษ์ใหญ่เมื่อชื่อนั้นกลายเป็นคำกริยา (เช่น Google) หรือเมื่อชื่อของบริษัทกลายเป็นที่นิยมมากกว่าสิ่งที่ได้รับการตั้งชื่อ แม้ว่าจะตั้งขึ้นหลังจากผ่านไปสองสามพันปี อดีต. นั่นคือแอปเปิ้ล

ที่มูลค่าหลักทรัพย์ตามราคาตลาดแตะ 2 ล้านล้านดอลลาร์ GDP ของประเทศเพียงไม่กี่ประเทศนั้นใหญ่กว่ามูลค่าตลาดของบริษัท หาก Apple เป็นประเทศ มันจะอยู่ใน 10 อันดับแรกหากมูลค่าตลาดรวมเป็น GDP เป็นการยากที่จะจินตนาการถึงตัวเลขขนาดมหึมา และการประเมินมูลค่าของ Apple ถือเป็นปัจจัยหลักในเรื่องนี้

ตัวเลข การประเมินมูลค่า และความคุ้มค่าทางการเงินไม่เคยเป็นคุณลักษณะแบบสแตนด์อโลน บ่อยครั้งได้รับการสนับสนุนจากชุดของสิ่งต่าง ๆ ที่แข็งแกร่งซึ่งผู้ทำเงินมอบให้กับโลก ผลักดันให้มนุษยชาติเป็นเผ่าพันธุ์ที่มุ่งไปสู่การมีชีวิตที่ดีขึ้น และเมื่อพิจารณาว่า Apple อยู่ที่การประชุมสุดยอดมานานแค่ไหนแล้ว ก็ไม่มีข้อยกเว้นสำหรับเรื่องนี้

วิสัยทัศน์ของ Apple

เป็นเกมง่ายๆ ที่การกระทำสำคัญกว่าคำพูด มาดูสต็อกผลิตภัณฑ์ Apple ที่สำคัญซึ่งปฏิวัติโลกของการประมวลผลกันทีละผลิตภัณฑ์:

1. iMac (1998): ด้วยรูปลักษณ์รูปไข่ที่สดใหม่ ทำให้คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล 'ส่วนบุคคล'
2. iPod (2001): ในโลกที่เทปและซีดีเป็นวิธีเดียวที่คุณจะฟังเพลงได้ (ไม่นับเครื่องเล่น MP3 ที่อ่อนแอในเวลานั้น) iPod มาพร้อมกับคำมั่นสัญญาว่าจะพก '1000 เพลงไว้ในกระเป๋าของคุณ'
3. iPhone (2007): เป็นผลิตภัณฑ์ที่ปฏิวัติวงการมากที่สุดในประวัติศาสตร์เทคโนโลยี iPhone ได้รวม 'โทรศัพท์ อุปกรณ์สื่อสาร และอินเทอร์เน็ตเบราว์เซอร์' ไว้ในอุปกรณ์เครื่องเดียวที่คุณสามารถพกติดตัวไปได้ เป็นผู้นำคลื่นเทคโนโลยีใหม่ของสมาร์ทโฟนและคอมพิวเตอร์พกพา
4. MacBook Air (2008) นี่คือไอคอนซองจดหมายสีเหลืองที่สตีฟ จ็อบส์หยิบแล็ปท็อปออกมาทั้งเครื่อง อันที่คุณสามารถพกติดตัวไปได้ในเวลาที่กล่องโลหะขนาดใหญ่ถูกเรียกว่าแล็ปท็อป

ไม่จำเป็นต้องรู้รูปแบบที่นี่มากนัก เพื่อที่จะแยกแยะดาวเหนือที่แท้จริงที่ Apple มองเห็นขณะออกแบบเทคโนโลยี

เป็นการ ลดรอยเท้าของ 'คอมพิวเตอร์' และทำให้เป็นส่วนตัวมากขึ้น เข้าถึงได้มากขึ้น คอมพิวเตอร์สามารถเป็นอะไรก็ได้ ตั้งแต่เครื่องที่ครอบคลุมทั่วทั้งห้อง เครื่องที่วางอยู่บนโต๊ะทำงาน ไปจนถึงเครื่องที่อยู่ในกระเป๋าเสื้อหรือบนข้อมือของคุณ

นี่คือวิธีที่พวกเขาประสบความสำเร็จในการเป็นยักษ์ใหญ่ในเชิงปริมาณ พวกเขาทำให้ความสามารถเชิงคุณภาพสมบูรณ์แบบ ปีแล้วปีเล่าผลิตภัณฑ์หลังจากผลิตภัณฑ์

การออกแบบ CISC และชุดคำสั่ง x86

คอมพิวเตอร์ทำงานเป็นชุดคำสั่ง (คิดว่าเป็นรหัสระดับต่ำ) ซึ่ง CPU จะทำงานเป็นรอบ CISC ซึ่งเป็นตัวย่อสำหรับคอมพิวเตอร์ชุดคำสั่งที่ซับซ้อน เป็นวิธีการออกแบบ CPU ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อรวมการดำเนินการระดับต่ำหลายอย่าง เช่น การดำเนินการเลขคณิต การโหลดจากหน่วยความจำ และการจัดเก็บในหน่วยความจำ ทั้งหมดในคำสั่งเดียวที่ CPU สามารถดำเนินการได้ในรอบเดียว x86 คือชุดคำสั่ง CPU ที่เข้ากันได้กับโปรเซสเซอร์ Intel ซึ่งเป็นไปตามการออกแบบ CPU ดังกล่าว

นี่คือการออกแบบที่ได้รับความนิยมอย่างสูงในโลกของแล็ปท็อปและเดสก์ท็อปตั้งแต่หลายทศวรรษที่ผ่านมา และยังคงแข็งแกร่งจนถึงขณะนี้ มากเสียจน Intel ผูกขาดอย่างแข็งแกร่งในอุตสาหกรรมแล็ปท็อปและเดสก์ท็อป โดยจัดหาชิปให้กับผู้ผลิตเกือบทั้งหมด

แต่ตามประวัติศาสตร์แล้ว การเปลี่ยนแปลงเป็นเพียงสิ่งเดียวที่คงอยู่ และการตั้งค่านี้ ทั้งจากมุมมองทางเทคโนโลยีและมุมมองทางธุรกิจต้องเปลี่ยน

การออกแบบ RISC และการถือกำเนิดของ ARM Chips

CISC เป็นการออกแบบที่ปฏิวัติวงการมาก แต่เน้นประสิทธิภาพในคำสั่งต่อโปรแกรม RISC (ซึ่งย่อมาจาก Reduced Instruction Set Computer) ในทางกลับกัน เน้นที่ประสิทธิภาพในวงจรต่อคำสั่ง ในแง่ของคนธรรมดา CISC ประสบความสำเร็จในการคำนวณเร็วขึ้นโดยการเพิ่มทรานซิสเตอร์ในฮาร์ดแวร์ CPU (ซึ่งต้องการพลังงานที่สูงขึ้นในการทำงาน) และ RISC ประสบความสำเร็จโดยใช้ซอฟต์แวร์ที่มีประสิทธิภาพ (เช่นคอมไพเลอร์หรือโค้ด) สิ่งนี้ต้องการทรานซิสเตอร์ในฮาร์ดแวร์น้อยลงอย่างแน่นอน ซึ่งใช้พลังงานน้อยกว่าในการวิ่งหนี

นั่นคือที่มาของการออกแบบชิป ARM ARM (ตัวย่อสำหรับ Acorn RISC Machine หรือใหม่กว่านั้นมีชื่อว่า Advanced RISC Machines) ออกแบบชิปตามการออกแบบ RISC พวกเขาอยู่ใกล้เมื่อการออกแบบ CISC และชิป Intel x86 ได้รับการยอมรับเป็นบรรทัดฐาน แต่พวกเขาไม่สามารถแทนที่พวกเขาได้ ชิป ARM ไม่ได้มีโอกาสต่อต้านชิป x86 แม้ว่าจะมีแนวโน้มดีก็ตาม หนึ่งในวิศวกรโครงการที่ทำงานเกี่ยวกับการออกแบบ ARM สังเกตเห็นว่าวันหนึ่งชิปกำลังทำงานโดยไม่ได้เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ จริงๆ แล้วมันถูกขับเคลื่อนโดยการรั่วไหลจากรางไฟฟ้าที่นำไปสู่ชิป I/O นั่นแสดงให้เห็นว่าชิปเหล่านี้ใช้พลังงานน้อยลงเพียงใดในการทำงาน

ด้วย ARM ที่ให้ประโยชน์ดังกล่าว จึงเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับ Intel ซึ่งเป็นผู้เล่นเดี่ยวรายใหญ่ที่สุดในชิปแล็ปท็อปและเดสก์ท็อปที่จะก้าวข้ามกลุ่มผลิตภัณฑ์และใช้การออกแบบ ARM เพื่อสร้างชิปของตัวเอง แต่ Intel ไม่ได้ทำอย่างนั้น ถ้าเป็นเช่นนั้น พวกเขาจะต้องมอบค่าลิขสิทธิ์จำนวนมากให้กับ ARM ซึ่งพวกเขาไม่พร้อมที่จะยอมแพ้ ดังนั้นพวกเขาจึงลงทุนในไมโครสถาปัตยกรรมที่ใช้พลังงานต่ำของตัวเอง ชิปอะตอม อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาจากข้อเท็จจริงที่ว่า Core lineup ของพวกเขาทำได้ดี พวกเขาไม่ต้องการที่จะจัดลำดับความสำคัญของ Atom lineup มากกว่า Core lineup ซึ่งเป็นวัวเงินสดของพวกเขาและเสี่ยงที่จะฆ่ามัน ดังนั้นชิป Atom จึงกลายเป็นอดีตไปอย่างช้าๆ (ซึ่งอาจเป็นการปูทางสำหรับอนาคต) โดยที่ Intel จะเพิ่มผลิตภัณฑ์ Core ขึ้นสองเท่า (คือเน้นสิ่งที่ใช้ได้ผลในปัจจุบัน)

ARM ใน Apple

เมื่อพิจารณาถึงการใช้พลังงานต่ำของชิป ARM ชิปนี้เข้ากันได้ดีกับดาวเหนือของ Apple: เพื่อลดรอยเท้าของการประมวลผล หากชิปใช้พลังงานน้อยกว่า ก็ต้องใช้แบตเตอรี่น้อยลงและสามารถ 'พกพาได้' มากขึ้น Apple ซื้อ PA Semi และลงทุนอย่างหนักในการวิจัยเพิ่มเติมซึ่งผลิต CPU ที่เร็วขึ้น ทุกปีในการออกแบบ ARM Apple เริ่มต้นด้วยการใช้ซิลิคอนในอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่มีพลังงานต่ำ เช่น iPhone, iPod, iPad และ Apple Watch พวกเขาทำสิ่งนี้โดยใช้การออกแบบ SoC ซึ่งย่อมาจาก System on Chip SoC (ตามสถาปัตยกรรม ARM) รวมส่วนประกอบหลักที่แตกต่างกันทั้งหมดของคอมพิวเตอร์ เช่น RAM, I/O, ไร้สายเข้าในชิปตัวเดียว ลดปัญหาคอขวดและการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่มีราคาแพงผ่านการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบเหล่านี้ หากไม่ได้รวมอยู่ในชิปตัวเดียว . แต่ก็ยังไม่ใช่ทางเลือกชิป x86 เกรดเดสก์ท็อปในแง่ของประสิทธิภาพและนั่นเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของพวกเขา

อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป Apple ยังคงพัฒนาซิลิกอนที่ใช้ ARM ให้สมบูรณ์แบบและตามกราฟด้านล่างแสดงให้เห็นว่าชิป A13 Bionic ซึ่งใช้ใน iPhone 11 นั้นเป็นจุดเปลี่ยน ทำให้มีประสิทธิภาพมากกว่า Intel ที่ทรงพลังที่สุด CPU ระดับเดสก์ท็อป

นี่คือจุดที่คอขวดของชิป Intel ปรากฏขึ้นแทนที่จะเป็นเพียงการคาดคะเน

ชิป M1 และการถือกำเนิดของคอมพิวเตอร์ ARM อันทรงพลัง

Apple Silicon ซึ่งใช้สถาปัตยกรรม ARM และแบตเตอรี่ขนาดเล็กหมด เริ่มให้การคำนวณที่มีประสิทธิภาพมากกว่าชิปซึ่งต้องการแหล่งจ่ายไฟที่มีกำลังไฟสูงโดยเฉพาะ และระบบอื่นๆ เช่น พัดลมหรือการระบายความร้อนด้วยของเหลวเพื่อทำให้เย็นลง

ความก้าวหน้าที่ไม่เคยมีมาก่อนนี้ทำให้ Apple สามารถสร้างแล็ปท็อปที่มีชิปที่ใช้ Apple ARM ของตัวเองในตลาดชิปที่ใช้ x86; และในเดือนพฤศจิกายน 2020 Apple ได้เปิดตัวแล็ปท็อปที่มีชิปที่ใช้ ARM ซึ่งพวกเขาเรียกว่า Apple M1 Chip

อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก ARM เป็นสถาปัตยกรรมที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจาก x86 ซอฟต์แวร์ที่เข้ารหัสสำหรับเครื่อง x86 จะไม่ทำงานสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้ ARM นี่หมายความว่า Apple ได้คิดค้นแล็ปท็อปที่ไม่สามารถทำงานได้เลยที่มีอยู่ในตลาดหรือไม่? ไม่ค่อย. นั่นคือสิ่งที่ Rosetta ของ Apple เข้ามามีบทบาทในการแปล มันทำหน้าที่เป็นคนกลางระหว่างซอฟต์แวร์เข้ารหัส x86 และชิป M1 ที่ใช้ ARM

ความหมายของสิ่งนี้ในโลกแห่งความเป็นจริงนั้นน่าทึ่งมาก เนื่องจากชิป M1 โดยพื้นฐานแล้วเป็น SoC ส่วนประกอบหลักส่วนใหญ่ เช่น GPU, Neural Engine และแม้แต่ RAM จะถูกฝังอยู่ในชิป ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพด้วย นับแต่โบราณกาล บริษัทต่างๆ สามารถปรับปรุงสิ่งหนึ่งได้ด้วยการบ่อนทำลายอีกบริษัทหนึ่งเท่านั้น ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นหมายถึงการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นและอายุการใช้งานแบตเตอรี่น้อยลง ในขณะที่อายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่เพิ่มขึ้นหมายถึงประสิทธิภาพที่น้อยลง M1 ทำลายวงจรนั้นด้วยการล้ำหน้าคู่แข่งมาก

Lewis Hilsenteger จาก Unbox Therapy ซึ่งเป็นช่องเทคโนโลยี YouTube ที่มีชื่อเสียงของแคนาดา สาธิตวิธีการส่งออกวิดีโอที่ตัดต่อแล้วจาก MacBook Air ใหม่ที่ขับเคลื่อนด้วยชิป M1 โดยใช้เวลาเกือบครึ่งสำหรับ MacBook Pro ที่ใช้ Intel และ แอร์ไม่มีแม้กระทั่งพัดลมระบายความร้อนชิป! เมื่อพิจารณาว่าการทดสอบนี้ทำงานบนซอฟต์แวร์ที่สร้างขึ้นสำหรับเครื่อง x86 และไม่ใช่ M1 ที่ใช้ ARM (ขอบคุณ Rosetta) นี่เป็นความผิดพลาดอย่างแท้จริงในแง่ของประสิทธิภาพของทั้งสองชิป M1 และ Rosetta เป็นเครื่องมือแปลภาษา เราสามารถจินตนาการได้ว่าประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่จะเป็นอย่างไรเมื่อเราเห็นซอฟต์แวร์ที่ได้รับการเข้ารหัสสำหรับชิป M1 ที่ใช้ ARM

ตอนนี้สิ่งนี้ยังนำมาซึ่งความท้าทายเล็กน้อยที่ Apple จะเผชิญในขณะที่นำชิป M1 มาใช้ในอนาคต และนั่นคือ: ให้นักพัฒนากำหนดเองพัฒนาเวอร์ชันของซอฟต์แวร์ของตนโดยเฉพาะสำหรับ M1 ที่ใช้ ARM เมื่อพิจารณาถึงความยิ่งใหญ่ของ Apple คือ จำนวนผู้ใช้เดสก์ท็อปและแล็ปท็อปของ Apple และประสิทธิภาพอันยอดเยี่ยมของชิป M1 ไม่ควรนานนักก่อนที่นักพัฒนาซอฟต์แวร์จะก้าวข้ามขีดจำกัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาจากข้อเท็จจริงที่ว่ามันมาจากบริษัทที่มีชื่อเสียงในการเป็นหัวหอก การปฏิวัติทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง Apple อ้างว่าระยะเวลาการเปลี่ยนผ่านคือ 2 ปี ถึงเวลานั้น Rosetta จะเป็นคนกลางระหว่างซอฟต์แวร์ x86 และ M1 ที่ใช้ ARM และดูประสิทธิภาพของมัน ฉันแน่ใจว่าจะไม่มีใครบ่น

โดยกล่าวว่าชิป M1 จะเป็นระเบิดสำหรับผู้ผลิตแล็ปท็อปทุกราย และ Intel เนื่องจากบริษัทกำลังเข้าใจถึงสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ด้วยอุปกรณ์เทคโนโลยีหลักสองอย่างที่คนส่วนใหญ่พกติดตัวในตอนนี้ (เช่น แล็ปท็อป/เดสก์ท็อป และสมาร์ทโฟน) ที่ทำงานบนสถาปัตยกรรม CPU เดียวกัน (ARM) ความเข้ากันได้ของแอปต่างๆ จะเป็นไปได้จริง และเป็นหนึ่งเดียวกับ MacOS Big Sur ที่แอปทำงาน บน iPads และ iPhones ยังสามารถทำงานบน MacBooks ได้อีกด้วย M1 คือการถือกำเนิดของการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในทิศทางของคอมพิวเตอร์แล็ปท็อปและเดสก์ท็อป มากกว่า iPhone เสียอีก และความสอดคล้องในการสร้างสรรค์นวัตกรรมโดย Apple แสดงให้เห็นว่าการมีและยึดมั่นในวิสัยทัศน์อันยิ่งใหญ่นั้นสำคัญต่อบริษัทมากเพียงใด มากกว่าการทำงานเพื่อผลประโยชน์ทางการเงินในระยะสั้นโดยเน้นที่สิ่งที่ขายได้มากกว่านวัตกรรม Intel เปรียบได้กับรุ่นหลัง โดยมุ่งเน้นไปที่กลุ่มผลิตภัณฑ์ Core แทนที่จะเป็น Atom ซึ่งเป็นสถาปัตยกรรมไมโครที่ใช้พลังงานต่ำ ความสูงเชิงปริมาณเป็นไปตามความสามารถเชิงคุณภาพเสมอ และ Apple อยู่ในแนวหน้าของอุดมการณ์นี้