苹果换芯简史:芯片怎样改变苹果的电脑产品线?
苹果公司发布了第一个自主研发的 ARM 架构 CPU m1,用于 Mac。与此同时,有三台配备 M1 芯片的新电脑:MacBookAir、MacBookPro 和 MacMini。
五个月前,苹果在 WWDC 上宣布,Mac 未来将不再使用 x86 Intel 处理器,而是不再使用苹果自己的 ARM 架构芯片。在苹果 34 年的计算机制造历史中,这种转换已经发生了三次。每一次转型都伴随着一场计算机革命。
30 年后,苹果不再满足于其他制造商设计的芯片,开始为 Mac 打造自己的 CPU。在过去大约十年里,苹果积累了自己的芯片技术,并最终在 Mac 上蓬勃发展。
性能从 AppleII 跳到 Macintosh:
苹果的诞生与芯片的推出有着千丝万缕的联系。
该芯片诞生于 1971 年的摩托罗拉 6800 芯片。当时没有 "个人电脑" 的概念,摩托罗拉希望将 6800 芯片投入面向企业的大型计算机。因此,摩托罗拉非常重视芯片的全面性,将 Rom、Ram 和各种接口集成在一起,希望惠普和其他计算机制造商能够更容易地使用 6800 来设计电脑。
但 6800 太贵了,大多数客户都望而却步。此外,当时负责设计 6800 芯片的团队发现,大多数用户对芯片性能和指令集的要求只是 6800 的一小部分。因此,整个产品团队开始努力精简芯片,缩小尺寸,提高功能,最重要的是降低成本。
1975 年,MOSTechnology6502 处理器问世,其价格仅为 6800 的 1 /6,远远低于当时英特尔的出价。该芯片被用于各种知名产品,包括雅达利 2600 游戏机和任天堂的红白机器,因为它的高性能价格比最终在上世纪 80 年代引爆了家用电脑革命。
苹果成为这场革命的 "领导者"。1976 年,史蒂夫·沃兹尼亚克(Steve Wozniak) 和乔布斯合作开发了基于芯片 6502 的 AppleI,一年后,他们推出了改进的 AppleII,也搭载了 6502。
AppleII"成为历史上第一款非常成功的" 个人电脑 ",这在很大程度上要归功于价格相对较低的 6502 台。AppleII 随后的变化一直持续到 20 世纪 90 年代,使用的芯片是 6502 种衍生品。
AppleII 是历史上第一台广泛成功的个人计算机,图中显示了它随后对 AppleIIplus/Wikipedia 的更改。
如果 6502 开创了 "个人电脑" 的时代,而苹果公司的第一次芯片架构发生了变化,那么它就迎来了 "图形界面" 时代。
1984 年,苹果推出了 Macintosh。这是苹果第一台具有图形界面和鼠标的个人电脑。它创造了许多历史,包括 macOS 的第一个版本(当时称为 System1.0),以及文件管理应用程序 "Access"(Finder)。
Macintosh 电脑苹果
这也要归功于 Macintosh 的芯片 Motorola 68000。它是历史上第一批使用 32 位指令集的处理器之一。与 AppleII 第八位的 6502 位相比,这一变化不像翻两番那么简单。四分之一的增加意味着处理器一次能处理的最大数量从 2 的 8 次方变为 32 次方。
芯片性能的指数增长使得 "图形界面" 成为可能。尽管最初的 Macintosh 由于成本高等原因未能成功,但它为未来打开了大门。直到今天,许多最初的 Macintosh 设计仍在 macOS 中使用。
随着上世纪七八十年代芯片性能的快速发展,苹果的许多产品理念已经成为现实。
PowerPC 和 Intel:效率的提高 20 世纪 90 年代,苹果开始走到谷底。
虽然 68000 系列 Macintosh 的使用开创了个人电脑采用图形界面的先例,但由于成本高、性能差,并没有成为个人电脑领域的主流。与同期英特尔 80386 的 CPU 相比,IBM 68000 系列芯片大大落后,这已逐渐成为麦金塔发展的障碍。
1994 年,在 Macintosh 诞生 10 周年之际,苹果决定转向下一站 PowerPC。
PowerPC 诞生于 1991 年,这次苹果直接参与了它的创建。PowerPC 架构是由苹果、IBM 和摩托罗拉创立的。PowerPC 体系结构最早的目的是减少指令集、提高芯片效率和降低成本。
PowerPC 体系结构的 CPU 由于其结构紧凑、指令集紧凑,具有很好的节能效果。PowerPC 架构芯片后来被用于各种游戏机,包括任天堂的 GameCube 和 Wii,索尼的 PS3 和微软的 Xbox360。
1994 年发布的 powermacintosh 是第一台配备 PowerPC 处理器的苹果电脑。在过去的几年里,它已经赶上了苹果电脑和英特尔之间的性能差距。一旦推出,就很受欢迎。仅仅一年后,powermac 几乎完全取代了旧的 Macintosh。
在早期的 powerbook 笔记本苹果之后,苹果推出了一系列基于 PowerPC 处理器的产品,其中包括几款 powerbook 笔记本。尽管这些苹果电脑在技术和商业上取得了一些成功,但整个个人电脑市场正在迅速“下沉”。越来越多的电脑制造商开始推出非常低成本的电脑产品。当时,微软刚刚推出了 Windows95,大大增强了兼容电脑的软件功能,缩小了与 Mac 电脑的体验差距。
再次陷入困境的苹果召回了乔布斯。乔布斯于 1996 年重返苹果公司,此后不久,他提拔乔尼·伊夫担任设计部门主管。在 PowerPC 芯片的基础上,他们开发了一系列划时代的 Mac 产品:imacg3、powerbookg4 和 powermacg5。
多姿多彩的 IMAC G3 被认为是苹果首款强调工业设计的硬件产品,帮助苹果扭亏为盈。powerbook G4 首次在笔记本电脑上采用了金属机身,这在视觉上与今天的 MacBook 有许多相似之处。至于 powermacg5,它确立了苹果制造高性能计算机的理念。今天的 macpro,在很大程度上,诞生于 powermacg5。
IMac G3 已经成为乔布斯引领苹果产品设计的象征。苹果选择 PowerPC 是为了“能效比”。出于同样的原因,苹果放弃了 PowerPC,因为它的高功耗。在 21 世纪,乔布斯认为计算机设备进化的趋势是“轻量化”。PowerPC 架构的最新 G5CPU 对于笔记本电脑来说太热了。同时,英特尔奔腾芯片可以搭载更多的内核,具有更高的能效,可以满足 macbooks 的需求。
在 2005 年的 WWDC 大会上,乔布斯宣布他将停止使用 PowerPC 芯片,改用 Intel 的 x86cpu。
转换的过程并不容易。2005 年,苹果的用户和开发者技术是上世纪 80 年代和 90 年代的很多倍,如何协调转换过程至关重要。因此,苹果推出了一个模拟器系统 Roseta(Rosetta),来模拟在 PowerPC 架构下运行的软件。
尽管这一过程很艰难,但苹果很快就获得了它想要的结果。在正式改用英特尔芯片两年后,2008 年,乔布斯从一个震惊世界的信封中取出了 MacBookAir,并把笔记本电脑的轻盈带入了一个新时代。未来几年,MacBook 一直是 "Light" 和 "长途旅行" 的同义词。
把光和薄薄的带到极端的 MacBook
2015 年,苹果推出了一款极轻巧、无风扇设计的 "那麽小 MacBook"。它使用英特尔的 Core M 处理器,是苹果最薄、最轻便的电脑产品。但由于散热和续航性能不佳,MacBook 在推出后三代都没有更新,并于 2019 年 7 月被从货架上撤下。
许多人认为,当时 MacBook 在轻量级道路上的探索受阻,是苹果最终决定放弃英特尔、研究自己芯片的关键原因。
自我研究芯片时代
在追求 "高性能、低功耗" 的道路上,苹果公司一而再、再而三地实现了一次又一次的飞跃。最后,它决定 " 自己动手,有充足的食物和衣服。
基于 ARM 架构,5nm 进程,M1 芯片几乎粉碎了英特尔处理器上先前的 Mac。
带有 M1 的 MacBookAir 采用无风扇散热设计。由于 M1 只需 1 / 4 的功耗,所以 PC 笔记本的峰值性能可以达到。在上一代 MacBookAir 上,M1 的峰值性能是 Intel 处理器的 3.5 倍。
在产品宣传影片中,苹果强调,该产品非常 "平静",几乎不热。与此同时,较低的功耗也导致新 MacBook 的续航量大幅增加。
M1 芯片标志着一个新时代的开始。苹果。
在过去的十多年里,苹果在 iPhone 上制造了一系列 A 芯片,成为其一代最好的移动处理器。因此,当苹果开始为 Mac 生产芯片时,除了领先的性能和功耗外,苹果还能够将其积累的许多技术优势整合到新 Mac 上。M1 配备了一个神经引擎,让 Mac 也具有强大的机器学习性能。同时,M1 还可以与最新的 macOSBigSur 合作,提供更好的安全性和加密功能。
过去,苹果每一次改变芯片架构,都会遭到硬件设计的颠覆。切换芯片架构是一件非常麻烦、非常困难、代价很高的事情,很少有电脑制造商像苹果那样频繁地切换。但苹果的每一个开关都相当于一个 "解封"(Un 密封),一种更强大的芯片,它解放了产品设计师的想象力,推动了 Mac 的进一步发展。
在活动结束时,库克说:" 我们期待着 2021 年的到来,并将给用户带来更多的惊喜。
毕竟,这只是 Mac 自主研发芯片时代的第一天。