國華的世界
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11月11日，蘋果正式發布了全新的Mac電腦芯片M1，搭載在MacBook Air/Pro和MacMini中 (圖 Google Images)。M1是第一款能夠運行最初為iphone和ipad編寫的iOS應用程序的mac芯片，據說它要比iphone12係列中使用的A14仿生芯片更強大。作為采用5納米製程工藝的“係統芯片”(SoC)，M1集成了不同的組件，包括CPU (處理器)、GPU (顯卡/圖像處理器)、統一內存架構 (RAM)、神經網絡引擎 (neutral engine)等。M1共有160億個晶體管，可同時運行將近25000個線程，數據處理能力為每秒2.6萬億次浮點運算 (圖 Gadget Flow)。神經網絡引擎又稱為神經處理單元 (NPU), 這是計算機曆史上第一次主流處理器在單芯片上加上用於人工智能的NPU的完整係統, M1的NPU使它完全為未來做好準備。
與基於x86架構的英特爾芯片不同，蘋果Silicon M1采用基於ARM的架構，與蘋果多年來為iPhone和iPad設計的A係列芯片非常相似。統一內存架構使CPU、GPU和其他處理器組件可以同時訪問相同的數據，而無需在多個內存池之間進行交換。M1芯片包括一個8核CPU，具有4個高性內核和4個高效內核 (圖 Apple)。高性能內核旨在為功耗密集型單線程任務提供最佳性能。對於那些不那麽密集且不需要相同功率的任務，比如網頁瀏覽，有四個高效的內核，它們使用十分之一的電量來保持電池壽命。但對於要求高的任務，則可以同時使用所有八個核心來執行。
除了 CPU和 GPU，M1還有一個神經引擎，用於處理視頻分析、語音識別、圖像處理等機器學習任務；內置視頻解碼器 / 編碼器，用於視頻文件的高能效轉換；安全加密器用於處理加密，數字信號處理器用於處理解壓音樂文件等數學密集型功能；圖像處理單元則加快了圖像處理應用所做的任務。這些具有特定用途的芯片加快了特定任務的速度，讓M1版Mac的圖像和視頻剪輯速度明顯提升，即使是入門級的M1版Mac Mini也能輕鬆的對大視頻文件編碼。與英特爾最新的PC筆記本電腦芯片相比，M1的CPU性能提高了2倍，而且功耗僅為25%。M1-Mac的電池壽命比上一代Mac的續航時間長2倍。電池壽命最長的Mac是13英寸MacBook Pro，續航時間長達20小時 (圖 TechCrunch)。蘋果公司的這個轉型非常徹底，也預示著PC今後前進的方向。
這是蘋果首次使用一種可以與X86競爭的非X86芯片。如果蘋果持續改善M1芯片性能，並一直領先於x86的競爭對手，那將會增強其他公司對ARM架構的信心，包括正等待監管機構批準並購ARM的英偉達。如果ARM能夠勝過x86，則整個WinTel生態係統將遭受前所未有的衝擊 (圖 wccftech)。
當然，並非每件事都是完美的。M1芯片的高度集成的特點也意味著：一榮俱榮，一損俱損 (圖 ITIGIC)。以前一枚零件壞了，換掉這單一零件即可。現在則需將SoC換掉，增加運行費用。此外，蘋果是在沒有任何基準支持的情況下進行“快了很多倍”的對比，加上大量使用“最多”一詞，起初一切聽起來都不錯，再仔細想，覺得兜售給自己的像是一種幻覺。性能的唯一區別在於功耗 (MacBooks對MacMini) 和散熱 (無風扇MacBook Air對MacBook Pro)。
電子設備的功能在不斷增多，不同設備之間多操作一致性，數據交換等要求提高，正推動電腦和手機使用統一的架構，和達成相似的續航時間。為順應這一趨勢，多年來蘋果一直實施將硬件和軟件整合在一起的垂直模式。蘋果公司不但自己設計硬件和軟件，也為其設備 (iPhone和iPad) 設計了自己的處理器, 從而讓蘋果擁有包括係統設計、半導體、電池化學和軟件在內的核心知識產權，控製了其生態係統。為追求最佳生態，蘋果在10年前毅然而然地啟動了Apple Silicon項目 (圖 Y.M.Cinema)，引進智能手機通用的低功耗ARM架構來設計計算機芯片，做理想的產品。由於掌控了整個產品生態和供應鏈，蘋果讓其設備的各個部件相互匹配，從而使設備 (譬如iPhone或iPad) 發揮超佳性能。無疑，蘋果成功了。因為M1芯片隻有在蘋果的這套生態裏才能發揮最強性能，這樣的優勢難於被 (別的公司) 複製的。使用ARM 架構的M1芯片不但在Mac上運轉出色，且可無縫運行遺留的x86應用程序，因為其翻譯層能將之前英特爾的指令，轉譯成 M1 芯片可以“聽懂”的代碼，來實現兼容。
蘋果正計劃將整個Mac係列產品升級為蘋果矽芯片 (Apple Silicon)，徹底淘汰英特爾芯片。或許，在不遠的將來，所有蘋果設備會變得高度一致。三星這家韓國大型科技集團，也是類似蘋果公司這樣垂直整合其產品的 (圖 Slide Share)。三星公司生產的產品從液晶麵板到處理器、電視和智能手機。英特爾也設計和生產半導體芯片，如著名的x86芯片。正在路上的華為鴻蒙，也走的是類似蘋果的垂直整合路線。互聯網巨頭穀歌也已觀察到這一趨勢，正在從零構建稱名為Fuchsia的新操作係統。看來是英雄所見略同啊。未來可期。
參考資料
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差評君. (2020). 蘋果剛發布的M1芯片，是把鴻蒙的思路提前完成了？ 虎嗅. 鏈接 https://www.huxiu.com/article/393407.html
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Clover, J. (2020). Apple M1 Chip: Everything You Need to Know. MacRumors. 鏈接 https://www.macrumors.com/guide/m1/
Gartenberg, C. (2020). Apple’s first-gen M1 chips have already upended our concept of laptop performance. THE VERGE. 鏈接 https://www.theverge.com/2020/11/19/21574057/apple-m1-chips-laptop-performance-intel-qualcomm-competition
Kingsley-Hughes, A. (2020). Apple's M1 chip launch raised more questions than it answered. ZDNet. 鏈接 https://www.zdnet.com/article/apples-m1-chip-launch-raised-more-questions-than-it-answered/
O'Donnell, B. (2020). Apple's M1 chips inside latest Macs offer fresh opportunities. Here's what you need to know. USA TODAY. 鏈接 https://www.usatoday.com/story/tech/columnist/2020/11/11/apple-new-m-1-chip-what-to-know/6228264002/
