前不久，蘋果發(fā)布了在Arm芯片上運行的Mac機器，當我們驚嘆于蘋果為何能在自言芯片上不斷邁出自己堅實的步伐時，背后到底有怎樣的故事呢？一家外媒近期采訪了蘋果公司軟件工程高級副總裁Craig Federighi、蘋果全球市場營銷高級副總裁Greg Joswiak和硬件技術高級副總裁Johny Srouji，讓我們一起看看蘋果的真實想法。

為什么是現(xiàn)在？

Federighi表示，Mac是蘋果的靈魂，讓許多人參與到計算中來，也是許多人投入到蘋果生態(tài)的源頭。Mac也是人們的生產(chǎn)力工具，所以在蘋果所做的一切工具中，只要有機會，我們就會將所有的知識應用到這個核心系統(tǒng)中來，算是一種夢想成真。

Srouji補充道：“我們確實需要自己的定制芯片來交付提供真正的最好的Mac。”

從歷史角度來看，在PowerPC架構(gòu)即將走到盡頭的時候，蘋果在2006年選擇了英特爾的X86架構(gòu)。在最初幾年，英特爾是蘋果的最大福音，它們使與Windows和其他平臺的互操作性成為可能，使Mac成為更加靈活的計算機。除了臺式機，它們還使Apple可以將更多的精力放在越來越流行的筆記本電腦上。他們使Mac整體上更受歡迎，與此同時，iPod以及隨后不久的iPhone取得了巨大的成功。

長期以來，英特爾的性能都是一流的。但是近年來，無論從性能方面還是在一致性方面，英特爾的CPU路線圖都不太可靠。但是受訪的三個人都堅稱，這并不是變革背后的動力。

Joswiak表示：“這是我們能做的，我們并不在乎別人不能做什么。”

最初知道這個決定的人很少。Federighi回憶道：“但從我們說要走這條路的那一刻起，那些認識我們的人就笑而不語。”

Srouji將蘋果描述為一個能夠成功的特殊存在：“正如你所知道的，我們并沒有把芯片設計成通用解決方案——這讓我們能夠真正與軟件、系統(tǒng)和產(chǎn)品緊密集成——這正是我們所需要的。”

M1的設計

蘋果需要的是一種芯片，該芯片吸取了多年iPhone，iPad和其他產(chǎn)品的單芯片移動系統(tǒng)的經(jīng)驗教訓，然后添加了各種附加功能，以滿足筆記本電腦或臺式電腦。

“在此期間，我們甚至還在設計架構(gòu)或定義功能，”Srouji回憶說，“Craig和我同一個辦公室，我們說，‘好吧，這就是我們想要設計的。將會是最重要的事情。’”

當蘋果公司首次宣布其計劃今年推出第一個Apple Silicon Mac時，旁觀者推測iPad Pro A12X或A12Z芯片是一個模板，新Mac芯片將類似于A14X-a加強版的芯片。

當然不完全是這樣，F(xiàn)ederighi說：“M1本質(zhì)上是一個超集，因為當我們開始制作Mac芯片的時候，有很多不同之處，因此，對應的與A14X或者其他的芯片相比就會有很多不同之處。”

“我們對Mac應用程序工作負載、運行典型Mac工作負載所需的圖形/GPU功能、所需的紋理格式、對各種GPU計算的支持以及Mac上可用的內(nèi)容進行了大量分析。即使是內(nèi)核的數(shù)量，驅(qū)動Mac大小顯示器的能力，對虛擬化和雷電的支持。”

“我們在M1中設計了很多很多功能，這些都是對Mac的要求，但相對于為iPhone編譯的應用程序，這些都是超集功能。”

Srouji對此進行了補充：

“我們已經(jīng)建立的很多IP基礎，成為M1的基礎，這一切開始于十多年前。你可能知道，我們從自己的CPU開始，然后是圖形、ISP和神經(jīng)引擎。

我們已經(jīng)開發(fā)了這些偉大的技術超過十年，然后幾年前，我們說，‘現(xiàn)在是時候使用我們稱之為可擴展的架構(gòu)了。’因為我們有了這些偉大IP的基礎，并且該架構(gòu)通過UMA是可擴展的。

然后我們說，‘現(xiàn)在是時候為Mac定制芯片了’，也就是M1。它不像某些iPhone芯片。這是一個完全不同的定制芯片，但我們確實使用了這些偉大的IP基礎。”

統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)

UMA是“統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)”的縮寫，當潛在用戶看到M1的基準測試時，他們會想，一款源自移動設備、功耗相對較低的芯片怎么可能達到那樣的性能，蘋果指出UMA是獲得成功的關鍵因素。

Federighi聲稱：“現(xiàn)代計算或圖形渲染管道已經(jīng)發(fā)展，它們已經(jīng)成為GPU計算、GPU渲染、圖像信號處理等的‘混合體’。”

UMA本質(zhì)上是指所有的組件——中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）、神經(jīng)處理器（NPU）、圖像信號處理器（ISP）等等——共享一個速度非常快的內(nèi)存池，并且位置非常接近。這與常見的桌面范例相反，比如，把一個內(nèi)存池分配給CPU，另一個分配給另一邊的GPU。

當用戶運行要求很高的、多方面的應用程序時，傳統(tǒng)的管道最終可能會損失大量的時間和效率，因為數(shù)據(jù)可以被所有不同的處理器訪問。Federighi認為，蘋果在M1上的成功，部分原因是在硬件和軟件層面拒絕了這種低效的模式：

Federighi認為，“我們不僅獲得了GPU原始性能的巨大優(yōu)勢，而且同樣重要的是，使用統(tǒng)一的內(nèi)存架構(gòu)，我們不需要不斷地來回移動數(shù)據(jù)，也不需要改變格式來減慢速度。我們的性能也有了很大的提高。”

“所以我認為過去的工作量就如同，你想畫的三角形，把它們送到離散的GPU上，讓它去做它的事，永遠不要回頭——現(xiàn)代計算機渲染管道并不是現(xiàn)在的樣子。這些東西在許多不同的執(zhí)行單元之間來回移動，以實現(xiàn)這些效果。”

這不是唯一的優(yōu)化。近幾年來，蘋果的Metal圖形API采用了“基于tile的延遲渲染”，M1的GPU就是為了充分利用這一點而設計的。Federighi解釋道：

“老派的GPUs基本上是同時在整個框架上操作，而我們可以移動到極快的片上內(nèi)存，然后執(zhí)行一個巨大的操作序列。這是難以置信的帶寬效率的方式，這些離散的GPU沒有這樣的優(yōu)勢。然后你只要把它與我們高帶寬，以及芯片的其他效率結(jié)合起來，它就是一個更好的架構(gòu)。”

Mac硬件的下一步

一些技術愛好者懷疑，蘋果在M1上所做的事情，是否會擴大到足以取代臺式電腦的高端性能，比如專門設計的iMac或Mac Pro。

提高低端機器的性能是一碼事，在低端機器上，性能并不是一個重要的優(yōu)先考慮的問題。爭論還在繼續(xù)，挑戰(zhàn)那些已經(jīng)為專業(yè)工作流程或游戲玩家打造的機器那完全就是另一回事。

不幸的是，蘋果公司并不傾向于談論即將推出的產(chǎn)品的任何有用的細節(jié)，所以對于懷疑者來說，這仍然是個問號。費代里吉告訴我們：“我們以M1作為一系列芯片中的第一個，我們設計它來解決這個問題。”“我建議你的讀者根據(jù)以下幾點來評價我們：蘋果把心思放在了解決這個問題上，結(jié)果如何？”

盡管蘋果公司不愿透露具體細節(jié)，但我們對目前的產(chǎn)品陣容有一些線索。本周，蘋果發(fā)布了三款內(nèi)置M1的Mac電腦——MacBookAir和Mac mini臺式機的入門級版本以及13英寸的MacBook Pro。在很大程度上，所有芯片都是一樣的。（低端的MacBook Air的M1有七個GPU內(nèi)核，而不是八個。）當我們這周評測Mac mini時，我們發(fā)現(xiàn)它在CPU任務方面擊敗了除最高級臺式機之外的所有機型，并且正在叩開快速離散GPU的大門。

用戶期望MacBook Pro能提供比Air更強勁的性能，并對這兩款電腦的區(qū)別表示了一些困惑。所以我們問蘋果，除了單一的GPU核心之外，MacBook Pro是如何提供更好的性能的。

“這都是關于每瓦特性能的，”Srouji回答：“系統(tǒng)的熱預算可以根據(jù)形狀因素不同而不同。根據(jù)你使用的冷卻系統(tǒng)的不同，情況也會有所不同。這決定了我們所謂的可持續(xù)峰值表現(xiàn)。”

換句話說，當需要加速時，MacBook Air和Pro的性能應該是相似的，但Pro可以在更長的時間內(nèi)保持這種性能，這對許多要求較高的工作流程，比如視頻編輯。在這種情況下，空氣會加速循環(huán)以保持良好散熱。根據(jù)蘋果公司的說法，M1的性能越好，你可以賦予它更多的能量。

就在這一點上，Srouji在不久前的蘋果新款Mac電腦演示會上展示了一張圖表。“那不是市場結(jié)構(gòu)圖，” Srouji說。“這是一張真正的圖表，顯示了不同功率級別下的性能。”

Srouji說，任何看圖表的人都能看到MacBookAir在這個尺度上的位置，“但你會看到那條線一直向右延伸，當它向右延伸時，性能就上升了。”10瓦線右邊的區(qū)域就是MacBook Air和MacBook Pro的區(qū)別。”

Srouji補充道：“而且它會變得越來越大。”

值得注意的是，蘋果并沒有升級MacBook Pro或Mac mini的高端配置，這兩款設備都有便于用戶使用的32GB或64GB內(nèi)存，或四個Thunderbolt 3端口，或4TB存儲空間。

當被問到為什么沒有32或64GB內(nèi)存的M1 MacBook pro時，F(xiàn)ederighi 表示：“我們針對一組特定系統(tǒng)設計了M1。這些是我們設計的系統(tǒng)，也是我們銷售的系統(tǒng)。”但蘋果公司已經(jīng)證實，它計劃在兩年內(nèi)將整個產(chǎn)品線轉(zhuǎn)移到蘋果芯片上——包括表現(xiàn)出色的Mac Pro。

言外之意似乎是，這只是一個開局。這可能是迄今為止發(fā)布的速度最快的Mac電腦中，但同時它們很可能是該公司從今往后推出的帶有Apple Silicon芯片的速度最慢的Mac電腦。除非Mac產(chǎn)品線的基本結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化，否則它只會從現(xiàn)在起繼續(xù)前進。

將iPhone和iPad應用程序帶到Mac上

這是第一次，適用于這些平臺的應用程序可以在Mac上運行。雖然Mac經(jīng)常與高質(zhì)量的應用程序聯(lián)系在一起，但它還沒有看到iOS和Windows所能獲得的大規(guī)模第三方軟件支持。向iOS應用程序開放可能是解決這個問題的一個很有前途的方法，他們只能在Mac應用程序商店找到好的體驗。

去年，蘋果推出了Project Catalyst框架，旨在幫助開發(fā)人員輕松調(diào)整iPad應用程序，使其在Mac上運行良好。在這周的回顧中，我們發(fā)現(xiàn)了一些在macOS中運行良好的應用程序示例，但我們覺得有太多的應用程序不能提供理想的用戶體驗。

據(jù)Federighi說，“大約90%的應用程序運行良好。”至于為什么有些人可能不會，他說：

“一個應用程序運行不好有很多原因。它可能使用的技術在Mac上是不可用的，陀螺儀就是一個很好的例子。還有一些應用，因為一個原因，它們是舊的應用，使用某種SPI，對底層執(zhí)行環(huán)境做出某些假設導致它們不能工作。所以我們對現(xiàn)有的游戲做了一定數(shù)量的自動測試，看看它們是否會崩潰等等。如果他們有這些問題，我們會自動從商店中篩選他們。”

對于“熱門游戲”，蘋果公司也會進行人工評審，而經(jīng)過這一過程以及自動評審的應用程序會在Mac應用程序商店中以略微不同的方式呈現(xiàn)給用戶。

實際上，蘋果會發(fā)出一份開發(fā)者協(xié)議，活躍的開發(fā)者必須每年簽署一份協(xié)議，才能繼續(xù)在AppStore上發(fā)布和支持應用程序。Federighi說：“這個結(jié)尾的一部分基本上是在說，‘你想讓你的應用程序在（蘋果的Mac電腦）上可用嗎？’所以他們有選擇退出的權利，而且他們可以在任何時候繼續(xù)退出。”

隨著時間的推移，我們可能會看到一些開發(fā)人員在努力使他們的應用程序很好地在Mac上。這是早期仍為Apple Silicon，但在幾年內(nèi)，數(shù)以百萬計的Mac與M1的繼任者或兄弟姐妹將在市場上。數(shù)量越多，開發(fā)人員就越容易證明自己的努力是正確的。時間會告訴我們這個過程會有多快。

接下來是什么？

Federighi說，多年前，當決定為Mac使用蘋果設計的芯片時，團隊就在日歷上畫了個X，然后說，‘我們要這么做了。’多年以后，差不多就在我們選定的那天，這個目標就實現(xiàn)了。”

回憶起整個過程挑戰(zhàn)，Srouji說：

“人們對這個項目非常熱情，對整個事情都非常熱情。不僅僅是M1——軟件，系統(tǒng)，把所有這些放在一起。這很困難，但很值得。我們愛Mac，我們愛電腦，造電腦。我認為我們正在創(chuàng)造歷史，我們的工程師就是這么認為的。順便說一下，這是有很多挑戰(zhàn)的一年。盡管有這些挑戰(zhàn)，我們還是成功了，我們按時完成了任務。這是我余生都會記得的事情，它是多么有意義，多么艱難。”

Federighi說，類似的，“我們有很多的血、汗和眼淚。但在某種程度上我們知道如何做到這一點。我們也知道我們會遇到什么。”

“我們以前就這樣做過，”Joswiak補充道，他指的是之前向PowerPC和Intel的過渡。但這一次，一切都是自己完成的，這對蘋果來說是一次不同的勝利。“我們興奮到頭暈。我們對此感到很興奮。這是見鬼的一周，我們對此的熱情是難以置信的真誠。”

幾年前，蘋果的工程師們聚集在一間屋子里對MacBook air進行了改造，使之成為第一臺Apple Silicon Mac電腦。多年后，蘋果公司發(fā)布了所有這些改進的成果——好吧，至少是成果的第一步。

對一些人來說，這可能會讓人聯(lián)想到沃茲在車庫里的神話，但現(xiàn)在是一個完全不同的世界，一個完全不同的蘋果。我們正在進入一個新的Mac時代——我們還不知道下個時代會是什么樣子。

不過，就目前而言，Srouji似乎很有信心。“很多時候都很艱難，”他承認。“但就我個人而言，我從不認為我們做出的決定是錯誤的。”
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