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ARM架构要逆天?

2020-6-28 12:23| 发布者: 炼数成金_小数| 查看: 12905| 评论: 0|原作者: 痴汉水球|来自: technews

摘要: 经过多年谣传,苹果「总算」宣布Mac将逐步从Intel处理器转移到「Apple Silicon」,预计年底推出首台采用自家ARM指令集相容处理器的Mac电脑,也传出台积电将编列「300人大军」团队,从研发、设计、制程、封装都提供「 ...
经过多年谣传,苹果「总算」宣布Mac将逐步从Intel处理器转移到「Apple Silicon」,预计年底推出首台采用自家ARM指令集相容处理器的Mac电脑,也传出台积电将编列「300人大军」团队,从研发、设计、制程、封装都提供「火力支持」的消息。

与前代PowerPC 转x86 的Rosetta 相隔15 年,从x86 转译为ARM 的Rosetta2 动态二进制码转译器(Dynamic BinaryTranslation),目前尚未公布有啥特殊的神兵利器和暗黑科技,可同时产出x86 与ARM 版本的Universal 2 开发工具就没啥好提的。可确定的是,那个开发者转换套件(Developer Transition Kit)之所以不使用A13,而是A12Z,多半基于更多运算核心数量与更高容量存储器的需求。

无独有偶的,当苹果在WWDC发表「狼终于来了」重大宣示时,以Fujitsu A64FX处理器组成的日本超级电脑「富岳」夺得Top500榜首,Ampere发表80核心(第四季提升到128核)、主频3.3GHz、功耗250W的Altra服务器处理器,一同共襄盛举。接着各大社群媒体就冒出了不少「ARM要逆天了」、「x86指令集包袱早该丢掉」、「x86-64架构老旧难以扩展」等旷世高见,但这些其实都不是重点。

和「架构」毫无瓜葛
「将指令集架构和处理器微架构划上等号,傻傻分不清楚」,这已经算是稀松平常、随处可见的观念谬误了。指令集架构(Instruction Set Architecture)是「电脑的语言(x86、ARM、RISC-V、PowerPC、SPARC、MIPS、Alpha、PA-RISC)」,处理器微架构(Microarchitecture)则是实作的执行硬件(一堆琳琅满目的核心代号,像Skylake、Sunny Cove、Zen 2、WillowCove),两者演进彼此互动,像没事就直接以存储器为运算目标的x86指令集,就很需要超高效率的快取存储器子系统,但并非,过去近30年的历史,已经充分证明了这件事。

x86 指令集再毫无道理可循,英特尔和AMD 也能靠着庞大的个人电脑(还得加上云端数据中心)市场和投入天文数字般的研发资源,研制出效能顶尖、晶体管预算几乎砸在「软软件最常使用的简单指令」的x86 处理器。而AVX 这个x86 指令集历年较大改革问世后,x86 指令集扩张速度更是一飞冲天(连英特尔自己在公开文宣都不想列出从AVX 到AVX-512 的新增指令数目了),无论英特尔还是AMD,处理器微架构推陈出新,更是毫无停滞迹象,完全没有「因为架构老旧所以难以扩展」这回事。写出这句话的人,真的知道自己在讲哪个层次的「架构」吗?


「指令集架构」不是的因素

像夺下Top500榜首的富岳超级电脑采用的Fujitsu A64FX就是很好的例子,本质上根本就是将指令集架构从SPARCv9和HPC-ACE2换成ARM v8.2-A加上SVE的SPARC64 XIfx处理器,先前的核心微架构、多核心分区规划、大型主机等级的资料可靠度等,几乎原封不动的从SPARC64 XIfx搬到A64FX,Fujitsu做这个决定的背后考量也不是为了效能,而是要沿用ARM和台积电的芯片生态系统,加速研发和生产时程。

讲的更白一点:死忠果粉和长期用户选择的是「靠着高度软硬件垂直整合而达到较佳使用者体验」的苹果,不是ARM 也不是英特尔。所以这件事扯到ARM 和x86 怎样怎样,一点意义都没有,人家就只想要整合生态系统,顺便降低产品成本。至于这次转移工程,究竟需要多少时间和代价,会不会因此「动摇国本」(当下的Mac 软件资产规模已非15 年前吴下阿蒙),那就是苹果自己要承担的风险了。

苹果统一处理器指令集架构,谁是第一个潜在受益者?
使用Mac 开发iOS 应用程式的人,有机会在Mac 享受「最接近原生硬件」的测试与执行环境了,不必像过去多了模拟层,可能会在实际iOS 装置出现的问题,却不会在跑Xcode 的MacOS 时发生的状况。

另一个受益者,理所当然的就是替苹果制造芯片的台积电了,Mac 在全球个人电脑的占有率约7%,排名第四,次于Lenovo、HP、Dell,略高于宏碁和华硕,说大不大,说小不小,但即使芯片出货单价将远低于英特尔卖给苹果的价码(毕竟只有代工),对台积电的业绩,也是不无小补。

谁又是第一个受害者?
除了英特尔还能有谁?平白无故逐渐失去「全球个人电脑7%」,对业绩肯定是明显的伤害。
曾经看似有希望「啃苹果」的AMD 也是潜在的受灾户候选人,但并不代表苹果转移过程就没机会「短暂引进」AMD 处理器,这倒是值得观察一下。

第一台改用自家晶片的Mac 会是哪个产品线?

大概从「最不需要高性能」的轻薄型MacBook踏出第一步吧。
但这却也衍生出一个大问题:那像MacPro 这类工作站类型的高阶桌机,既然也要转进Apple Silicon,那这意味着,苹果将自行打造Xeon 等级的大型化多核心高主频ARM 处理器,甚至有机会直逼IBM Power 服务器家族的等级。这背后暗藏了无数深水炸弹,特别是深度流水线的处理器微架构、一定程度的高可用性(RAS)与高效能的快取数据一致性协定(Cache CoherenceProtocol)。最起码,身为「商业化RISC 处理器的始祖精灵」之一的IBM 也是累积了几十年经验,才有能耐持续推出地球较高端的RISC 处理器,这些「know how」一点都不简单,这也将是Apple Silicon 研发团队即将面对的最艰巨挑战。


不过如果苹果愿意研发高单价的大型芯片,对台积电来说,当然是天大的利多,台积电特别编列技术支持团队,恐怕就是为了这件事(假若仅让Mac 沿用iPhone、iPad 处理器,就没必要如此大费周章)。弄得不好,看在Mac Pro 出货量也没多少的份上,苹果做的高端Apple Silicon 整体成本还高于跟英特尔购买Xeon,也不是太让人意外的结果。

苹果会顺便连独立GPU都自己做吗?
延续AMD 的可能性比较高,此外,基于对AMD GPU的「熟悉感」,Mac用的Apple Silicon,像三星从AMD 授权相关IP,再整合到自家芯片,也有机率不低的可能性。

短期内有哪些对用户的影响?
这两天社群网路媒体的舆论浮现很有趣的两极化观点:「对ARM处理器性能没信心者,想赶快买台英特尔版Mac 放着」、「原本想入手搭载新型键盘的Mac ,但看到换心手术后的Mac 可原生执行iOS iPadOS 应用程式,宁愿按兵不动等年底再出手」。苹果宣称Mac 芯片转换将在「两年内完成」,这段期间,使用者和开发者的后续反应,是极度有趣的话题。


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