Apple M1 芯片：Apple 愿景的圣杯

苹果。 你知道一家公司已经“成功”并且是一个庞然大物，当这个名字变成一个动词（比如谷歌）或者当公司的名字变得比它所命名的东西更受欢迎时，即使它是在几千年后构思的前者。 那是苹果。

在市值达到 2 万亿美元的情况下，只有少数几个国家的 GDP 超过了公司的市值。 如果苹果是一个国家，如果以它的市值作为它的 GDP，它就会进入前 10 名。 很难想象巨大的数字，而苹果的估值就是其中的典范。

数字、估值和货币价值从来都不是一个独立的属性。 通常情况下，它得到了赚钱者向世界提供的一系列强大事物的支持，推动人类作为一场竞赛走向更美好的生活。 而苹果，考虑到它在峰会上停留了多久，也不例外。

苹果的愿景

行动胜于雄辩是理所当然的。 让我们来盘点一下彻底改变计算世界的主要 Apple 产品，一次一个产品：

1. iMac (1998)：凭借其新鲜的蛋形外观，它使个人电脑变得“个人化”。
2. iPod（2001 年）：在磁带和 CD 是您听音乐的唯一方式的世界里（不包括当时微不足道的 MP3 播放器），iPod 带来了“口袋里装 1000 首歌曲”的承诺。
3. iPhone（2007 年）：可以说是科技史上最具革命性的产品，iPhone 将“电话、通讯设备和互联网浏览器”组合成一个可以放在口袋里的设备； 引领智能手机和袖珍计算的新技术浪潮。
4. MacBook Air (2008)：这标志着史蒂夫乔布斯从中取出一台完整笔记本电脑的黄色信封，在大盒子金属被称为笔记本电脑的时候，你实际上可以随身携带。

了解这里的模式并不需要太多，就能辨别出苹果在设计技术时所保持的真正北极星。

这是为了减少“计算机”的占用空间，使它们更个性化、更易于访问。 计算机可以是任何东西。 从覆盖整个房间的机器，到放在办公桌上的机器，再到放在口袋或手腕上的机器。

这就是他们如何成为数量庞大的庞然大物。 他们完善了自己的质量能力； 年复一年，一个又一个产品。

CISC 设计和 x86 指令集

计算机在指令集中工作（将其视为低级代码），CPU 循环执行。 CISC是Complex Instruction Set Computer的首字母缩写，是一种CPU设计方法，旨在结合算术运算、从内存加载和存储在内存中等几种低级操作； 所有这些都在一条指令中，CPU 可以在一个周期内执行。 x86 是与遵循这种 CPU 设计的 Intel 处理器兼容的 CPU 指令集。

这是几十年来在笔记本电脑和台式机世界中非常流行的设计，并且现在仍然很强劲，以至于英特尔在笔记本电脑和台式机行业拥有强大的垄断地位，为几乎所有制造商提供芯片。

但从历史上看，变化是唯一不变的，无论从技术角度还是从商业角度来看，这种设置都必须改变。

RISC 设计和 ARM 芯片的出现

CISC 是一个非常具有革命性的设计，但它强调每个程序指令的效率。 另一方面，RISC（代表精简指令集计算机）强调每条指令周期的效率。 通俗地说，CISC 通过在 CPU 硬件中添加更多晶体管（需要更高的能量来运行）实现了更快的计算，而 RISC 则基于高效的软件实现了这一点。 （如编译器或代码）这绝对需要硬件中更少数量的晶体管，从而消耗更少的能量。

这就是 ARM 芯片设计出现的地方。 ARM（Acorn RISC Machine 的首字母缩写词或后来称为 Advanced RISC Machines）设计的芯片遵循 RISC 设计。 当 CISC 设计和 Intel x86 芯片被接受为标准时，它们就已经出现了。 但他们不能代替他们。 ARM 芯片没有机会对抗 x86 芯片，尽管它们很有希望。 一位从事 ARM 设计的项目工程师有一天注意到，芯片在没有连接电源的情况下运行。 它实际上是由通向 I/O 芯片的电源轨的泄漏供电。 这表明这些芯片运行所需的功率有多少。

有了 ARM 提供了这样的优势，英特尔作为笔记本电脑和台式机芯片的最大单一玩家，自然而然地加入潮流并利用 ARM 设计制造自己的芯片。 但英特尔没有这样做。 如果他们这样做了，他们将不得不向 ARM 提供相当大的版税，而他们还没有准备好放弃。 因此，他们投资了自己的低功耗微架构。 原子芯片。 然而，考虑到他们的核心阵容表现如此出色，他们不想优先考虑原子阵容而不是他们的核心阵容，这是他们的摇钱树并冒着杀死它的风险。 因此，Atom 芯片慢慢成为过去（这可能为未来铺平了道路），英特尔将其核心产品线加倍。 （即专注于当前有效的方法）

苹果中的 ARM

考虑到 ARM 芯片的低功耗，这完全符合苹果的北极星：减少计算的足迹。 如果芯片使用更少的功率，它们需要更少的电池来运行，并且可以更“便携”。 Apple 收购了 PA Semi，并在 ARM 设计上年复一年地投入巨资进行进一步研究，从而生产出更快的 CPU。 Apple 开始在其所有低功耗低计算设备（例如 iPhone、iPod、iPad 和 Apple Watch）上使用他们的芯片。 他们通过实施 SoC 设计（即片上系统）来做到这一点。 SoC（基于 ARM 架构）将计算机的所有主要不同组件（例如 RAM、I/O、无线）组合到单个芯片中，如果它们不在单个芯片中，则通过这些组件之间的连接减少瓶颈和昂贵的信息交换. 但就性能而言，它仍然不是桌面级 x86 芯片的替代品，这是他们最大的挑战。

然而，随着时间的推移，苹果不断完善自己的基于 ARM 的芯片，如下图所示，他们用于 iPhone 11 阵容的 A13 仿生芯片实际上是一个转折点，使其比最强大的英特尔更强大桌面级CPU。

这就是英特尔芯片的瓶颈出现的地方，而不仅仅是预测。

M1 芯片和强大的 ARM 计算机的出现

Apple Silicon 基于 ARM 架构并使用小电池供电，它真正开始提供比需要专用高功率电源和其他系统（如风扇或液体冷却来冷却它）的芯片更强大的计算能力。

这一前所未有的进步为苹果在基于 x86 的芯片市场上使用自己的基于 Apple ARM 的芯片制造笔记本电脑铺平了道路。 2020 年 11 月，Apple 发布了带有自己基于 ARM 的芯片的笔记本电脑系列，他们将其称为 Apple M1 芯片。

但是，由于 ARM 是与 x86 完全不同的体系结构，因此为 x86 机器编码的软件将无法在基于 ARM 的设备上运行。 那么，这是否意味着 Apple 设计了一款可以运行市场上所有产品的笔记本电脑？ 不完全的。 这就是 Apple 的 Rosetta，他们的翻译环境发挥作用的地方。 它充当 x86 编码软件和基于 ARM 的 M1 芯片之间的中间人。

至少可以说，这对现实世界的影响是惊人的。 由于 M1 芯片基本上是一个 SoC，GPU、Neural Engine 甚至 RAM 等大部分关键组件都嵌入到芯片中，从而降低了功耗并提高了性能。 自古以来，公司只能通过破坏另一个来改进一个。 提高性能意味着增加功耗和缩短电池寿命； 而增加的电池寿命意味着较低的性能。 M1 在竞争中遥遥领先，打破了这个循环。

加拿大著名的 YouTube 技术频道 Unbox Therapy 的 Lewis Hilsenteger 展示了他如何从配备 M1 芯片的新款 MacBook Air 中导出编辑过的视频，所需时间几乎是基于英特尔的 MacBook Pro 的一半。 Air 甚至没有风扇来冷却芯片！ 考虑到这个测试是在一个为 x86 机器而不是基于 ARM 的 M1 （谢谢你，Rosetta）的软件上运行的，就 M1 芯片和作为翻译引擎的 Rosetta 的性能而言，这绝对是疯狂的。 当我们看到为基于 ARM 的 M1 芯片编码的软件时，我们只能想象性能和电池增益会是多少。

现在，这也带来了苹果在未来采用 M1 芯片时将面临的小挑战。 那就是：让开发人员专门为基于 ARM 的 M1 定制开发他们的软件版本。 考虑到 Apple 是庞然大物，Apple 台式机和笔记本电脑的用户数量以及 M1 芯片的惊人性能，开发人员应该很快就会赶上潮流，尤其是考虑到它来自一家以领先而闻名的公司。技术革命不断。 苹果声称过渡期为 2 年。 到那时，Rosetta 将成为 x86 软件和基于 ARM 的 M1 之间的中间人，看看它的性能，我相信没有人会抱怨。

说 M1 芯片将成为所有笔记本电脑制造商的井喷，而英特尔作为一家公司是低估了不可避免的事情。 由于现在大多数人都携带的两种关键技术设备（即笔记本电脑/台式机和智能手机）在相同的 CPU 架构 (ARM) 上运行，应用程序的交叉兼容性将成为现实，它与运行应用程序的 MacOS Big Sur 兼容在 iPad 和 iPhone 上也可以在 MacBook 上运行。 M1 是笔记本电脑和台式机计算方向发生重大变化的时代，比 iPhone 更是如此。 苹果公司在创新方面的这种一致性表明，对于一家公司来说，拥有并坚持宏大愿景比通过专注于销售而不是创新来获得短期金钱收益如此重要。 英特尔是后者的典范，它专注于核心系列而不是 Atom，它们的低功耗微架构。 数量上的高度总是跟随质量上的实力，而苹果是这种意识形态的先锋。