ARM架构电脑软硬件生态正逐渐成型

没有任何硬件新品登场的WWDC20,却可能对苹果至少未来十年的发展造成深远影响,原因便在于此次活动正式放出了Mac系列个人电脑产品转向ARM架构的消息,而且将采用苹果自研的Apple Silicon芯片,与iPhone、Apple Watch等移动设备保持一致。


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在外界的认知中,ARM架构更适合MacBook,低功耗高性能特性可以帮助苹果生产出更轻薄、性能更强、不用担心散热效率的笔记本产品,拥有更强的便携使用体验。然而根据最新爆料,苹果的台式电脑产品iMac也会紧跟MacBook,在明年就转移到ARM架构。


根据苹果的公告,Mac产品线全部转移到新架构上的周期是两年,那么现阶段看起来和ARM架构关系不大的iMac,为什么有机会这么快在一年内就更换架构?苹果如此“激进”的自信又从哪来?


苹果ARM台式机可信度几何?


这一次的消息源,是塑造了产业链相关人士形象的微博账号“手机晶片达人”,曾有过台积电新工艺进展、苹果高通等厂商新款芯片等信息爆料。虽然有一定的准确性,但其爆料缺乏多个信源交叉验证且出现过错误等问题,因此不能当成完全真实的信息。


他爆料称,明年(2021年)苹果将推出采用Apple Silicon CPU的iMac台式一体机电脑,有机会搭载同样由苹果研发的显卡芯片(GPU),而且CPU和GPU都有望使用台积电5nm工艺生产


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根据此前的消息,台积电已经实现了5nm工艺量产,苹果作为重要客户使用台积电先进工艺的可信度不低。传闻称,iPhone 12系列搭载的Apple A14芯片就将使用5nm工艺生产,使用同样的制程工艺,或许意味着Apple Silicon与A14存在共同点,而且很快会正式面世。


Apple A系列芯片一直包含CPU和GPU,并且有着明显领先同时期移动平台的图形计算能力,使得苹果在新款Mac使用自家GPU的消息具有一定可能性。但问题在于,苹果能否为消费者提供性能打平甚至是超过同级别英伟达/AMD显卡的产品


郭明錤认为,未来一年内会面世的Apple Silicon电脑都会是Macbook,从尺寸最小定位最低的MacBook Air,一直覆盖到尺寸最大性能也应是最强的16英寸MacBook Pro。这对于移动平台来说够用,A12Z芯片已具备高于英特尔Iris Plus集显的性能


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但iMac是台式机,最新款iMac Pro 5K的Metal图形跑分成绩是6万分,A12Z还仅仅是1万分出头。如果苹果真的在搭载Apple Silicon的iMac中使用了自研GPU,很可能意味着苹果不只是增加核心数量,还实现了在架构上大幅改进的图形性能突破


苹果为转向ARM架构、全面使用自研芯片可能所做的准备,让雷科技对离开x86架构后的Mac产品有了更多信心。Mac mini和iMac规格相近,以苹果A系列芯片的进步幅度来看无需过多担心,然而定位最高面向专业消费者的Mac Pro,必须要具备不输于旧款的硬件规格。


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要是把下一代iMac可能搭载的Apple Silicon的性能套用到Mac Pro上,那完全是不够看。苹果之所以会给自己定下两年的Mac全产品升级期限,有可能就是考虑到了最高端产品线的性能需求,将芯片设计生产进步周期也算在其中。待到两年之后,我们就能见分晓。


苹果ARM生态有备而来


切换架构后也保持先进性能,或许只是苹果高调宣布Apple Silicon后露出来的冰山一角。


虽然无法提供如Windows PC那般纷繁复杂的个人电脑体验,Mac却一直被消费者认同甚至还不乏拥趸,原因就在于苹果并非只是售出电脑硬件本身,还结合macOS和自家软件、互联网服务提供了完整的Mac软硬件体验闭环,并且在视觉/交互设计和专业适用领域有所长。


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媒体和消费者会对Mac转向ARM架构持以保留意见,在于原本为x86架构开发的软件都无法高效使用,除非进行转制或重新开发。换句话说,一旦全部Mac产品转换到新的架构体系,便意味着过去十余年所积累的软硬件体验全部化为虚无。


苹果都做了什么?macOS自Big Sur版本开始,变成了可以在ARM架构芯片上运行的桌面系统,通过苹果对自家系统和芯片的深入理解,最终实现比运行在x86架构芯片上更高效的表现。


第一款运行ARM版macOS的设备,是苹果向开发者提供的DTK(Developer Transition Kit),使用A12Z芯片。这不是单纯让开发者能尝鲜,或是违反苹果协议在社交网络上晒图,而是能提前成为小白鼠帮大众试错并解决问题,等到搭载Apple Silicon的Mac正式销售时,用户很可能不会明显感知到架构切换产生的差异。


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苹果也在WWDC20公布的新版集成开发环境Xcode 12中提供了ARM架构对应的开发组件,除了提供工具帮助开发者快速转制x86软件,还把Universal app作为新软件开发时的默认选项,完成后能够直接在ARM架构的Mac(甚至是iOS)中高效运行,无需进行额外工作。


让ARM架构下也能拥有丰富软件,并且能运行iOS、iPadOS应用的工作,苹果已经进行了好几年。苹果以身作则,将iOS版股票、录音机等应用带到macOS,视觉风格和交互设计保持一致,又满足了桌面版使用习惯,之后还有Mac Catalyst等项目,“一键”将iPad应用变成电脑软件。


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Mac下的游戏内容一直都饱受诟病,苹果也通过Apple Arcade等方式进行布局。加入Apple Arcade的上百款游戏大都采用跨PC和移动平台的引擎(虚幻、Unity等)开发,并且推出了macOS版,很可能也会转制到ARM架构。


由于Epic与苹果还在交恶,关于苹果生态下虚幻引擎开发的游戏是否还有立足之地的问题,还得静观其变。



总的来说,苹果给转移到ARM架构后的Mac提供了软件和服务生态一同转移的基础,苹果在自家软件上给出示范、为开发者提供集成开发环境转制工具以及硬件,将过渡到新时代的成本控制到多方能接受的水平。再不济,还有效率相对较低,不过可直接运行x86软件的Rosetta 2。


ARM台式机成风潮?


苹果做出转移架构选择,在加强对软硬件生态控制力之外,还有ARM架构芯片成本更低的原因。集邦咨询旗下半导体研究处称,采用台积电5nm工艺生产的首批Apple Silicon生产成本将低于100美元,相较沿用十多年的x86架构英特尔芯片有着明显的价格优势。


低功耗高性能还能降成本,使得ARM架构变成了越来越多平台的宠儿,不再仅限于智能手机等手持设备。未来会向市场推出ARM台式机的品牌,也很可能不只是苹果,各大PC厂商都有机会进来分一杯羹,说不定还有机会促成一批新玩家诞生。


微软早早看到了这一点,有过Windows RT等不成功的尝试之后,又带来了Windows on ARM(WoA)。顾名思义,这是运行在ARM架构上的Windows系统,和过去的种种“阉割版”不同的是,WoA可以模拟运行32位x86软件,包括《英雄联盟》等游戏


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当下已有Surface Pro X等WoA产品上市,可微软需要解决不同硬件兼容性、适配好不同芯片厂商、完善对64位x86软件支持等问题,才有机会在ARM架构时代再度领导PC产业。毕竟缺乏兼容性,运行不够稳定还不能用上“Adobe全家桶”的设备,很难和大众认知中的电脑画上等号


另一边,也有一群厂商和开发者将ARM架构视作市场切入点,那便是动作越来越多的全国产化电脑。ARM架构的主芯片与周边硬件,加上可靠性和功能丰富度都在提升的国产Linux系统,以及逐渐充实的软件开发体系和产品阵容,ARM架构全国产化电脑似乎有了初步可用性


华为的鲲鹏920处理器是ARM架构PC芯片的代表之一,具备最高64核、64MB三级缓存的规格,黄河等品牌有推出采用这一系列处理器的台式机产品。根据网友分享数据,实际性能表现无法和同价位段x86处理器相提并论,但可以流畅进行办公等中轻度场景使用


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通过使用ARM架构,国产芯片绕开了x86架构在知识产权上可能遇到的困难,给未来有望达成的PC软硬件全面国产化继续向前铺路。即使当前还有绝对性能、外部设备兼容性的不足存在,也已经阶段性完成了政企需要的设备自主可控任务。


使用ARM芯片的各方,都没有将转换架构作为结果,仅仅是达成目标过程中经历的节点:苹果希望打造更具竞争力更有控制力的软硬件综合生态,微软想要更便携的设备能运行Windows能完成大型任务,国产PC期望掌握生产流程实现应用环节自主可控。


结语


ARM是电脑的未来


当然不是说现在占据绝对主流的x86架构要被取代,是ARM架构在帮助电脑拓展自身的边界。可以软硬件更一体化、可以满足更多的移动化使用、可以应对更加差异化使用场景,这些都是现在的x86电脑没有达到的境地,新架构带来了多元化的可能性。


多元化正是行业迸发出生机的表现,对于一度陷入了数年市场萎缩危机的PC行业来说,实在是难能可得。ARM架构电脑在未来能实现怎样程度的进步,值得我们静静期待。