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苹果再发力,X86架构的英特尔们,面对ARM似乎已无所适从

苹果再发力,X86架构的英特尔们,面对ARM似乎已无所适从
2021年10月20日 16:27 新浪网 作者 新熵

  

  不出所料,昨晚刚刚过去的苹果公司2021年第二场秋季新品发布会上,搭载M1X芯片的新款Mac产品如期而至。

  根据发布会数据可知,此次更新的M1 Pro以及M1 Max的性能十分强大,在隔壁英特尔为首的X86架构多年挤牙膏的背景下,为PC市场提供了极大的惊喜。

  

  

  

  

  事实上,随着苹果M系列芯片的发力,ARM芯片已令传统PC端市场的半导体厂商压力压力倍增,此前软银将ARM出售给英伟达的交易一事,更是引起了多方的反对,也是最好的反馈。

  对PC行业有一定理解的用户应该都听说过英伟达,近两年火热的虚拟货币炒币一事使得显卡价格水涨船高,英伟达便是显卡领域的“顶级玩家”,甚至在整个相关领域,实力都不容小觑。

  借用其他媒体的原话:“如今的英伟达已经不再局限于图形计算领域,其在人工智能、深度学习、神经网络等多个领域都已经处于领先地位,同时也是主要的高性能服务中心及超级计算机等市场的主导者之一。”“如果英伟达成功收购Arm公司,那么就意味着英伟达将会补齐他们的最后一块短板,成为半导体行业中少有的全领域型半导体公司。”

  那么,为什么此前多年都在PC端市场声量较小的ARM,会在这两年被诸多PC市场“玩家”所关注,这或许需要从车库开始讲起。

  一、成功的科技企业似乎总和车库搭点边

  这一观点虽颇为离奇,却又是现实。

  正如福尔摩斯所说“When you have eliminated the impossibles,whatever remains,however improbable , must be the truth.”(当你排除一切不可能的情况,剩下的,不管多难以置信,那都是事实)

  无论是美国硅谷的鼻祖——惠普,还是如今的全球市值最高的苹果,他们都有一个共同点,即都创立于车库。我们此次讨论的ARM,其前身为1978年成立的Acorn RISC Machine。上世纪80年代末,Apple和Acorn合作开发出ARM核心,并于1990年时ARM独立,由Apple和Acorn共同出资创立。

  

  所以,某种意义上,ARM也和车库搭点边。

  如今这家由在车库创立的苹果和Acorn联合创立的ARM公司,已成为移动端芯片行业的中流砥柱。大家看这篇文章时所用的iPad、iPhone以及几乎所有安卓产品等移动设备,其SOC基本都是基于ARM架构设计。

  关于为什么在PC市场极具竞争力的X86架构和在移动端市场称雄的ARM架构两方长期难以相互涉足,这便于一个字母有关。

  二、”R“与”C“的区别

  讨论”R“与”C“导致的区别之前,我们需要先了解一下何为指令集。

  指令集,即指令集架构,包含了一系列的opcode即操作码(机器语言),以及有特定处理器执行的基本命令,这使得不同处理器的指令集架构往往也各不相同。

  如PC市场的Intel Pentium和AMD AMD Athlon,两者几乎采用相同版本的X86指令集体系,而移动端市场的“三雄”——华为麒麟芯片、苹果A系列芯片和高通骁龙芯片,则均基于ARM公版架构研发而成。

  我们所讨论的“R”与“C”的区别,便是两种指令集所使用的两种优化方向——复杂指令系统计算(Complex Instruction Set Computing,CISC)和精简指令系统计算(Reduced Instruction Set Computing,RISC)。

  自计算机诞生之时,CISC指令集便开始被使用,早期各类桌面软件也都是基于CISC设计而成。而在CISC微处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操作亦如此。

  该设计虽然控制简单,但计算机利用率并不高,不过由于指令系统相对丰富,可以有专用指令用以完成特定的功能,故在处理一些特殊任务效率较高。

  相比较之下,RISC则通过令微处理器执行较少类型计算机指令,使其可以以更快的速度进行操作,亦因此计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件,计算机指令集越大就会使微处理器更复杂,执行操作也会更慢。这就使得在早年间半导体行业尚不发达之时,RISC技术难以普及。

  相反,早已被学术界认为是过时技术的CISC,在英特尔的广泛推广和重金研发下,在当时实现了对RISC处理器性能的超越,并逐渐实现PC端处理器的“准垄断”地位。

  若不是苹果在2020年开始采用ARM架构的M1芯片,或许PC市场将会在未来很长一段时间内,继续维持使用CISC指令集的X86架构。

  那为什么明明CISC早在80年代便已过时,却在今天依旧占据着PC端处理器绝对的霸主级地位,相比之下,RISC却始终未成为PC市场的主力。这样的结果,更多是由于ARM阵营自身“内斗”所致。

  早年,尚“如日中天”的摩托罗拉、IBM以及惠普等诸多企业都在研制和生产基于RISC指令集的处理器产品,不过由于涉足企业过多,ARM端芯片价格战现象频频发生,反倒是依靠X86架构的英特尔这场没有硝烟的商业战争中借机上位,在PC市场称霸,后期这些早年研发RISC的企业也开始转向CISC指令集。

  但随着时间的推移,尤其是苹果去年推出的M1版MacBook产品,已证明了使用RISC指令集的ARM架构在个人PC市场行业的竞争力。但一年过后,更随着却仍旧寥寥无几。一方面是大多数企业没有苹果的实力,另一方面,也是微软和英特尔“从中作梗”。

  三、前人栽树,后人遭罪

  古人云:“前人栽树,后人乘凉”,但在商业市场中,这个逻辑却并不成立。

  上文已提及,英特尔在选择CISC时,RISC尚未出现,虽然RISC推出初期由于各企业的恶性价格战发展受阻,然而此后近30年间却仍鲜有企业进入,这便是由于已在PC行业形成垄断的Wintel联盟所致。

  这是一个在PC领域令诸多芯片厂商“谈之色变”的存在。

  Wintel联盟,顾名思义,便是微软与英特尔的合作。自上世纪末以来,英特尔和微软便以所谓“为推动PC产业发展”的理由,组成了Wintel联盟。美其名曰两家企业在PC产业内密切合作,推动Windows操作系统在基于英特尔CPU的PC机上运行。

  但亦需承认,正是由于这种超大型企业的联合,使得全球个人电脑产业在时间的推移中逐步形成了所谓的“双寡头垄断”格局,再配合上下游的相关企业,一个强大的产业体系便形成了。

  Wintel联盟的存在,使得一众芯片厂商若想入局PC领域不仅需要自己有足够的核心技术,更要能突破Wintel联盟的“统治”,进而才可有足够的市场。

  该联盟的存在,直接导致并无先发优势的ARM始终难以突破移动端领域进入PC市场。

  不过,也并非所有企业都未尝试入局,此前高通这类在移动端ARM芯片领域技术十分强大的企业,便曾被爆出研发更多元化场景所使用的ARM芯片,如服务器芯片。

  2014年,高通便宣布打造基于ARM的服务器芯片,然而这一规划在2018年,却被传出高通已放弃相关业务,高管也早已离职。

  即便如此,ARM依旧凭借在移动端的高性能和低功耗在移动端市场出尽风头。连Wintel联盟的微软,也随着5G的普及和万物互联风口来临,提出了AC-PC的概念,即Always Connected PC(始终在线PC)。

  这一概念无疑对芯片功耗提出了较高的要求,而这正是X86架构的弱项,尤其是在苹果推出M1芯片后,这个技术演变更为加速。

  

  特别是许多人并不知悉,即便是Wintel联盟的创立者,基于RISC指令集的ARM架构也曾是微软的“心仪之选”。

  四、于PC端市场异军突起的ARM

  其实早在2012年,微软便曾试图借助ARM架构芯片以推动Windows的桌面化,并推出了Windows RT产品线。

  但受限技术限制与微软在软件市场的号召力,使得这类产品不仅在硬件性能上远落后于同期的产品,WoA(Windows on ARM)系统软件生态更被无数用户所抱怨,使得该产品线不久后便搁浅。

  微软WoA产品的失败,也使得整个ARM芯片在PC市场进入低谷期,直到2020年,苹果开始发力,这一局面才有所改变。

  

  不同于Windows和Android,苹果在MacOS与IOS软件生态的号召力远超微软和谷歌,配合近乎极致的硬件统一性,使得苹果在将此前使用X86系统的Macbook产品线升级至基于ARM架构的搭载M1芯片MacBook产品线时,并没有出现当时WoA的软硬件生态割裂问题,转化过程十分顺畅。

  最关键的是,当时的M1芯片性能已十分可人。根据相关行业人员的测试数据可知,M1芯片无论是在单核还是多核性能层面,相较于传统X86架构笔记本差距并不大。在单核性能方面更是远远领先一众包括去年的R7-4800H和i9-9980HK等桌面级处理器。

  不仅如此,由于ARM架构低功耗的特点,基于X86架构的R7-4800H和i9-9980HK在性能测试环节风扇已进入“狂暴旋转”的情况下,Mac这边的风扇噪音和发热却并不明显。

  当时,便有科技领域的一些大V表示,基于ARM架构M1芯片的推出,对英特尔主导的PC端市场,毫无疑问是一次不小的冲击,此次新推出的M1 Pro和M1 Max,更是如此。

  加之最近微软官方已开始号召开发者适配相应的ARM架构系统,以及今年新推出的搭载高通芯片的笔记本产品,未来的笔电行业,或许会迎来一波ARM架构的发展小高潮,也会进一步推动X86阵容的技术更新。

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