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苹果SoC会淘汰x86 CPU吗?

时间:2019-02-25 作者:Brian Dipert 阅读:
苹果Mac电脑将全面停用英特尔而改为采用基于Arm的自家应用处理器”的传闻和预测,在科技媒体和分析师的世界中时而就会“发作”一次,但不久后就会消声匿迹。然而,最近这些声音似乎达到了高潮……

在我最近针对苹果最新智能手机、平板电脑和可穿戴设备发表的一篇文章《苹果最新产品:处理器全面升级》中,我选择特别关注那些为苹果系统打造SoC(以及SoC中的IP核)的开发人员身上,而非直接将大部分的荣耀归功于该公司的系统设计人员。我在文末还提到很快将会另外撰写一篇详尽的专文,探讨有关“苹果是否(如果是的话,如何以及何时)会淘汰基于x86的电脑,转而采用自家SoC支持的后续产品”。现在正是我开始为这个问题“振笔疾书”的最佳时机了。

“苹果Mac电脑将全面停用英特尔而改为采用基于Arm的自家应用处理器”的传闻和预测,在科技媒体和分析师的世界中时而就会“发作”一次,但不久后就会消声匿迹。然而,最近这些声音似乎达到了高潮。为什么?从整体的角度来看,这是该公司内部处理器架构转型的最新(潜在)一步——而这一切就从其第一代iPad中发现的苹果A4设计开始。很讽刺地,iPad如今却被戏称为其笔记本电脑的终极接班人。针对这一点,本着“有图才有真相”的精神,我们就通过最新一代苹果iPad Pro平板电脑搭配其键盘配件的照片来说话吧:

Apple-F1-20190202.jpg

接着,再来一张微软Surface Pro二合一笔记本电脑/平板电脑的照片,它同样搭配其键盘配件:

Apple-F2-20190202.jpg

这么一比较就可看到这二者有多么相似了吧?那么各种喧哗扰嚷究竟是为了什么呢?

让我们先退一步想想:为什么苹果会想跨入“向Arm购买授权,然后自行开发”的业务?一旦出货产品数量达到足以抵销授权费用和研发费用,绕过“中间人”(尤其是三星——苹果iPhone 4的A4 SoC供应商)并自行完成更多整体开发工作,而仅将IC代工制造、封装与测试交由第三方合作伙伴,所带来的利润将会变得极具吸引力。苹果自行开发的Arm内核不仅可用于该公司的所有iPhone和iPad,也适合各代苹果手表、苹果电视、HomePod以及其他产品。

当然,苹果现在正将主处理器内核扩展到其他系统模块领域。据报导,该公司现正致力于打造自己的图形IP(但这将不利于其长期合作伙伴Imagination Technology的业务),而且也已经在公司内部开发电源管理IC了,甚至还有传言指称它目前正在寻求开发自家的蜂窝语音加数据技术。那么下一步是什么?会是闪存吗?

因此,从概念上来看,您也可以了解到砍掉英特尔中间商这层关系,以及自行设计PC处理器,对于苹果会有多大的吸引力。然而,实际情况并非如此,原因有很多,例如:

● PC出货量远低于其他先前提到的市场;

● 实际上来看,英特尔庞大的x86专利组合及其律师团队,可能让苹果开发自己的x86 SoC设计变得不可行(我甚至听说苹果或其他公司想要收购AMD,但其实收购实体也不一定能合法继承英特尔与AMD的专利交叉授权协议);

● x86指令集在当今苹果Mac操作系统和应用程序套件(包括内部和第三方开发)中占主导地位,这将使得基于Arm的SoC替代方案难以提供有竞争力的成本/性能/功耗组合,即使是在当今高效率操作系统和应用程序仿真与虚拟化的时代。

困难……但并不是不可能。毕竟,苹果之前就已经走过这条路了……而且还是好几次。Mac一开始采用了摩托罗拉的68000处理器;1994年,苹果过渡到IBM和摩托罗拉开发的PowerPC CPU。当然,正如我之前写过的那样,Steve Jobs在2005年6月苹果全球开发者大会上发表专题演讲时提到,该公司的各种Mac产品线将开始从PowerPC快速过渡到Intel x86 CPU。事实上,这就是我们目前仍处的位置——在过了几乎15年之后。

苹果如何成功应对了2000年代中期的那次转型,对于这次可能怎么做带来了一些提示。该公司迅速地开始同时出货x86版本的Mac OS操作系统和基于x86的电脑硬件,以及内部团队和合作伙伴所用的“通用二进制”应用程序开发工具包,用于为PowerPC(旧版)和x86(新版)硬件编译代码。此外,基于x86的新操作系统还包括称为“Rosetta”的硬件仿真层,可在新的x86硬件上高效率地执行基于PowerPC的传统应用程序。

事实上,苹果这次更做好了万全的准备。就像微软尝试支持自家和合作伙伴基于Windows RT的系统,苹果在很大程度上(尽管不是完全)成功地将自己和合作伙伴的应用程序销售和分销渠道迁移至自家的App Store基础设施(此处我想指出的是微软也并未放弃这个念头,最近还与Qualcomm和系统伙伴合作设计基于Arm的“始终在线、始终连接的PC”。在推出支持Arm的Mac OS应用程序开发套件之后,再开始通过App Store分销可运行在x86传统硬件或Arm新硬件上的“通用二进制”应用程序,或(为了最小化程序代码有效负载大小)根据检测到的客户硬件自动下载x86或Arm二进制版本的特定应用程序,就是一个相对简单的步骤了。

由Transitive开发的苹果“Rosetta”硬件仿真技术在2005年令人印象深刻,而且,正如我之前提到的,它和更广泛的虚拟化在这中间的十多年中情况只会变得更好。至于这一点,以及应对我之前的评论,即在仿真模式下运行x86二进制码的Arm SoC很难为其x86原生替代方案“提供具有竞争力的价格/性能/功耗组合”,我还应该指出是什么特别引起了苹果最近对Arm产生了兴趣。

在苹果去年10月底公布采用A12X仿生(Bionic)SoC的iPad Pro(声称比“92%的便携式PC”更快)后不久,Geekbench对这款新平板电脑的基准测试结果就神秘地出现在网络上。例如,iPad Pro的单核得分为5030,与采用2.6GHz英特尔酷睿i7的2018年版15英寸MacBook Pro的5053分相当。然而,请注意,虽然A12X Bionic SoC是8核设计,而2.6GHz英特尔酷睿i7 CPU只有6核,但iPad Pro的多核得分为17995,仍落后于15英寸MacBook Pro的21421分。

不过,一般来说,这种比较之间还存在着一长串的附属细则……一方面,Geekbench是一项综合基准,它与现实生活比较结果的相关性是偶然的。而且,用于比较的系统之间也各自采用了不同的操作系统,包含不同数量和类型的DRAM、不同的图形处理器以及不同的屏幕尺寸等等。值得注意的是,以苹果的喜好来看,请记住2.6GHz英特尔酷睿i7 CPU采用了主动风扇冷却,而苹果A12X Bionic则包含完全被动的散热子系统。

Apple-F3-20190202.jpg

无庸置疑,苹果SoC正成为极具吸引力的替代方案,这不仅是相对其他供应商(如华为/海思、联发科、Qualcomm与三星等)的Arm应用处理器而言,对于英特尔x86架构的产品来说也是如此。而且,苹果迅速改善的能力也同样甚至更加令人印象深刻;正如9to5Mac网站中提到的,“2017年版iPad Pro(编者注:采用A10X Fusion SoC)可以获得3908单核和9310多核得分。新款iPad Pro还比其前一代单核心版本更快30%,而且能有效地将多核心性能提高一倍。”

我认为苹果并不至于在很短的时间内来个大翻转,从英特尔的处理器全面过渡到自家处理器。而更渐进的消费者“拉动”转型则绝对可能,例如从衡量电池续航能力、更小体积、更轻重量的系统开始……而且可以说已经在进行中。如果英特尔能尽快量产其10nm工艺(以及基于10nm的产品),那么由此带来的晶体管数量、时钟速率和能效上的改善将会使这一转变减缓,但并不会完全使其停止。值得注意的是,从价格/性能/功耗组合的角度来看,AMD基于x86的处理器正日益稳步变强。

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN英文网站,参考原文:Will Apple SoCs obsolete x86 CPUs? ,编译:Susan Hong)

本文为《电子技术设计》2019年1月刊杂志文章。

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Brian Dipert
EDN资深博客作者。Brian Dipert是前EDN杂志的高级技术编辑。 他是BDTi的高级分析师,嵌入式视觉联盟的主编,以及AnandTech、EDN杂志和《低功耗设计》的特约编辑。 他也是Sierra Media的创始人。
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