蘋果發(fā)表初代「Apple Silicon」M1 處理器后，其優(yōu)異的性能表現(xiàn)，加上多年來世人對「擠牙膏」的Intel 和「毫無道理可尋」x86 指令集，長期累積的不滿，一次「業(yè)力引爆」，導(dǎo)致很多人瞬間失去了知識、理智和常識。
除了網(wǎng)絡(luò)上滿滿的吹捧其跑分性能的歌功頌德文，以排山倒海之勢，把人炸得昏頭轉(zhuǎn)向，連更換底層硬件架構(gòu)之后最重要的軟件兼容性都忘的一干二凈，更不乏「微軟將棄x86 而典范轉(zhuǎn)移到ARM」、「Wintel即將土崩瓦解」和「蘋果將強(qiáng)勢重返服務(wù)器市場」等缺乏邏輯的橫空高論，紛紛傾巢而出，仿佛讓人活在蘋果早已統(tǒng)治電腦工業(yè)的平行時空。
筆者將會深入探討蘋果M1 的優(yōu)勢、劣勢與對業(yè)界造成的真正影響，但在一堆人還在一頭熱的當(dāng)下，為了避免任何的誤解，索性先將「結(jié)論」寫在前頭：
蘋果M1 的優(yōu)異性能的根本基礎(chǔ)是臺積電5納米制程與160 億晶體管，這簡單的道理，只要想想還在受困于10 納米制程良率，和AMD Zen 3 依舊停在臺積電7 納米，即可明白。
蘋果M1 的優(yōu)劣勢皆來自于其封閉生態(tài)體系，蘋果過去強(qiáng)行將iOS 和macOS 的應(yīng)用程序全面64 位元化，就是為了Apple Silicon 的長遠(yuǎn)布局，讓他們可以專心針對64 位元AArch64 最佳化，無須顧慮32 位元昔日包袱的執(zhí)行效率。
Apple Silicon并非毫無風(fēng)險，不只轉(zhuǎn)型陣痛期，更賭上了「究竟會有多少「假果粉」Mac用戶非要安裝原生Windows不可」和「會因為更好的整合性，愿意皈依蘋果神教的新興信眾」，哪一邊會比較多。
只要蘋果沒有想不開出售芯片給其他人，或者微軟棄x86 轉(zhuǎn)向ARM，就算蘋果自研處理器在自己的電腦上跑自家的軟件再快，Mac 區(qū)區(qū)不到7% 的個人電腦市占率和不足2,000 萬臺的一年出貨量，絲毫動搖不了Wintel 和x86 生態(tài)系統(tǒng)的基本盤。
在商言商，戰(zhàn)略重心早已轉(zhuǎn)向云端的微軟，操作系統(tǒng)從x86 全面轉(zhuǎn)移到ARM，或著只弄出個特化版Windows，現(xiàn)階段對他們根本一點好處也沒有，做個M1 原生的Office 就該謝天謝地了。
同理可證，最終目標(biāo)放在維持自家生態(tài)系獲利的蘋果，自然也沒有跨界的必要。自從iPhone 4 開始使用自己的A4 處理器，蘋果就從未對外銷售芯片，有什么理由相信他們會瞬間策略大轉(zhuǎn)彎？
有鑒于過去Xserve 和Xserve RAID 的慘痛教訓(xùn)，蘋果很難有動力重返因出貨重心轉(zhuǎn)移到云端巨頭自行客制化的數(shù)據(jù)中心，而導(dǎo)致利潤早已大不如前的品牌服務(wù)器市場。
蘋果M1 對業(yè)界真正的影響與對Intel、AMD 最不利的因素，在于這將鼓勵云端巨頭更積極的打造自用的ARM 服務(wù)器處理器，而這也是以ARM 為首的芯片IP 生態(tài)圈最重要的價值：用最短的時間和最少的費用，用拼積木的方式，研制出Time To Market 的產(chǎn)品。
AMD 重新啟動K12 微架構(gòu)專案，推出相容ARM 指令集的EPYC，可能性慢慢的上升中，假如成真，「處理器游俠」Jim Keller為此重回AMD（他先前在AMD 時，原本要操刀這個專案），也不會是太令人感到意外的發(fā)展。
以電腦工業(yè)歷史的角度，從A4 到M1 的發(fā)展歷程，象征著「只要有制程優(yōu)勢和夠大的市場基本盤」，RISC 絕對比CISC 更能輕易生出兼具高性能與低功耗的處理器微架構(gòu)，這是IBM 無緣享有的先天利基。
大概就是這樣，但還是強(qiáng)烈建議各位繼續(xù)硬著頭皮看下去，你將會有更多的收獲。
M1的天時、地利與人和
蘋果M1 的單核跑分一舉追上Intel 和AMD 的最新x86 微架構(gòu)（WillowCove、Zen 3），其實并不會讓人感到一絲一毫的意外，畢竟天時、地利、人和，都站在蘋果那邊。大家還記得電影少林足球的強(qiáng)雄的經(jīng)典臺詞嗎：「球證、旁證、技術(shù)委員、主辦、協(xié)辦、所有單位都是我的人，你們怎么跟我斗！」
天時：臺積電和Intel制程技術(shù)出現(xiàn)了看似一去不回頭的死亡交叉。在過去，x86指令集兼容處理器之所以能夠跟「高效能」劃上等號，仰仗著領(lǐng)先眾多RISC體系的制程技術(shù)優(yōu)勢，以及蓬勃發(fā)展的個人電腦市場，才有那個資源去支撐動輒3到5年的產(chǎn)品開發(fā)周期，現(xiàn)在反倒是蘋果占了這些便宜。
地利：靠著1年超過2億部iPhone和5,000萬臺iPad的雄厚本錢，蘋果率先啟用臺積電5納米制程，而Intel卻連擠10納米牙膏都擠不太出來。至于AMD大概都準(zhǔn)備把有限的資源，集中在5納米的Zen 4和3納米的Zen 5了。
人和：蘋果在2017年底的iOS 11完成了iOS App純64位元化，也在2019年macOS Catalina全面終止32位元App支援，不但讓蘋果可全心全力發(fā)揮64位元ARMv8-A的潛能，也簡化了Rosetta 2二進(jìn)位碼動態(tài)轉(zhuǎn)譯器的復(fù)雜度，只要轉(zhuǎn)換x86-64到ARMv8-A，而且也不包含難搞的AVX、AVX2和AVX-512，這對改善效能當(dāng)然也有立竿見影的效果。
當(dāng)RISC 處理器享有昔日x86 的制程優(yōu)勢與市場規(guī)模
智能手機(jī)就像昔日的個人電腦，給了消費型RISC 處理器一塊逐漸茁壯成長的沃土。蘋果M1 的最大成就，莫過于將IBM Power 等級的超高階RISC 心臟，以一般人可以接受的成本與價格，搬到了筆記型電腦里面，創(chuàng)造了地球上最強(qiáng)大的移動式運算處理器。
當(dāng)年曾經(jīng)參與PowerMac 的IBM 高層與眾多RISC 先驅(qū)者，看到蘋果終于在M1 修成正果，不知是否后悔并未認(rèn)真替蘋果研發(fā)適用于筆電的PowerPC 處理器，眼睜睜的看著Power Everywhere 戰(zhàn)略大計，失去了最大塊的基本盤，使其終究沒有實現(xiàn)的可能性。
時過境遷，讓人不勝唏噓，更使人不得不好奇，2 位當(dāng)代RISC大師David Patterson 和John Hennessy，會如何在未來的新版電腦組織結(jié)構(gòu)教科書中（《計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)：量化研究方法》），對蘋果M1 寫下怎樣的評語。也許他們的心情也會五味雜陳吧？
抽絲剝繭M1 為何如此強(qiáng)大
看跑分看得很爽是一回事，但要透徹領(lǐng)悟支撐這些數(shù)字的技術(shù)卻非常的困難，筆者就先依據(jù)列出幾個規(guī)格，比較蘋果M1（高效能Firestorm、低功耗Icestorm）、 Intel Tiger Lake-U（Willow Cove 微架構(gòu)）、AMD Ryzen 5000 系列（Zen 3 微架構(gòu)），讓各位瞧瞧臺積電5 納米制程和160 億晶體管的威力究竟有多么巨大。因GPU 相關(guān)資料仍過于有限，本次聚焦在CPU 的部分。
光從這張晶體管數(shù)量、芯片面積和整合的功能，就足以見證臺積電5 納米制程有多么的可怕，這才是M1 強(qiáng)大的根基，其他的講再多都是多余，也讓人極度期待AMD Zen 4 的規(guī)格與表現(xiàn)。
再來看看決定IPC（Instruction Per Cycle，每個時鐘周期的執(zhí)行指令數(shù)）上限的指令解碼寬度和亂序指令執(zhí)行核心（OOOE，Out-Of-OrderExecution）的重新排序緩沖區(qū)（ROB， ReOrderBuffer）。乍看之下，M1每個時鐘周期最多可解碼8 個指令（其實從A11 就差不多是這樣了），完全是IBM Power 的等級，似乎很厲害，但這本來就是指令編碼格式統(tǒng)一、長度固定的RISC，應(yīng)當(dāng)享有的先天優(yōu)勢。更何況，一個「相對簡單」的x86 指令，其工作量可能就相當(dāng)于1.5-2 個ARM 指令，Intel 和AMD 又有微指令Cache加持，換言之，解碼器寬度的差異性并沒有那么大，唯一可以確定的是復(fù)數(shù)x86 指令集的解碼器，真的非常的難實作。
但亂序指令執(zhí)行核心的規(guī)模差距就讓人瞠目結(jié)舌了，幾乎都是最新型x86微架構(gòu)的2-3 倍，世上唯一凌駕于蘋果的，只有單一核心可同時運行「1,000 個指令（In-Flight ）」的IBM Power10 了。同場加映ARM 本家最強(qiáng)的Cortex-X1：ROB 也只有224。此外，藉由4 個128 位元NEON 運算單元，F(xiàn)irestorm 的浮點指令輸出吞吐量，為現(xiàn)有新型x86 微架構(gòu)的2 到3 倍。就算論數(shù)據(jù)更寬的SIMD 指令集，「極度向量電腦化」的SVE（Scalable Vector Extension），其未來性也遠(yuǎn)勝于AVX-512，就看蘋果想不想用。
蘋果歷代Ax 處理器一直有一個為人稱道之處：規(guī)格簡單粗暴、但性能表現(xiàn)強(qiáng)大到讓人感覺很不真實的存儲器子系統(tǒng)，M1 Firestorm 核心「6 倍」于Intel AMD 的L1 指令快取，在前代A13 就有128kB 的等級。Icestorm的L1 指令與數(shù)據(jù)快取容量分別是128kB和64kB，但也多于現(xiàn)有x86 核心，連4 核共用的L2 快取也有4MB。
當(dāng)然，x86 因大量指令直接以存儲器做為運算目標(biāo)、使其非常的「Memory Intensive」，以及指令格式混亂，激增了快取存儲器的復(fù)雜度，但「其他」的ARM 指令集相容處理器至今仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及蘋果的成就，卻也是不爭的事實。
不過，在規(guī)格表上看不到的秘密是：iOS 11 全面軟件生態(tài)系統(tǒng)64 位元化之后，蘋果Ax 處理器「很可能」早就放棄32 位元兼容性（或著就算能用也是跑得很慢），這是連IBM 都無福消受的天大優(yōu)勢，畢竟數(shù)十年來，還是有一大票老舊的企業(yè)服務(wù)器應(yīng)用程序，在今天還在線上服役。也因此，當(dāng)震驚于M1 的優(yōu)異表現(xiàn)之余，各位也請冷靜的想想，這根本就是一場不公平的競賽，而蘋果M1 與其后代，也注定難以走出自家的封閉花園，有誰會想要一顆跑32 位元應(yīng)用程序很慢、甚至根本不能用的ARM 系統(tǒng)單芯片？
重回服務(wù)器市場的機(jī)會還是非常渺茫
這年頭只要一提到「高效能」，很多人的身體就會本能性自動反應(yīng)「進(jìn)軍服務(wù)器」，不過「服務(wù)器」等級的處理器，并不是空有高效能，即可功德圓滿，高可用度、高穩(wěn)定度、更精細(xì)的虛擬化管理機(jī)能、更完備的管理機(jī)制、與操作系統(tǒng)高度整合的錯誤回報技術(shù)，都是必要的條件。充足的I/O 完整度、供給充沛頻寬和容量的存儲器子系統(tǒng)、大型化多處理器/ 多核心仰賴的高效率快取數(shù)據(jù)一致性協(xié)定（Cache Coherence）等，更是不可或缺。很明顯的，目前這個M1 還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及IBM Intel 和AMD。
某些高人相信蘋果可以一步一步慢慢來，先從「邊緣計算（Edge Computing，如歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會定義的5G MEC）」服務(wù)器切入，但也得蘋果有類似電信營運商的需要。更何況，邊緣計算服務(wù)器，往往會被布署在環(huán)境較為嚴(yán)苛的地點，等于一腳踏入工業(yè)電腦廠商的守備范圍。除非蘋果對「服務(wù)器」有著突破性的定義和創(chuàng)新，否則像Google 云端TPU 一樣「自研自用」替使用者提供云端服務(wù)，是最有可能的方向，但也絕非一蹴而就的。
關(guān)于蘋果是否將重回品牌服務(wù)器的議題，無論如何，機(jī)會都非常的渺茫，況且蘋果在「企業(yè)端軟件解決方案」這部份的資產(chǎn)幾乎是零，為此開辟一個獲利不高的血腥戰(zhàn)場，對他們并不劃算，沒必要重蹈當(dāng)年Xserve 的覆轍。
延伸到自家數(shù)據(jù)中心的可能性激增
話說回來，看在蘋果的Mac Pro 里面還有一顆「28 核心」Xeon 要用自家芯片取而代之的份上，說沒有高端產(chǎn)品的開發(fā)計劃，絕對是騙人的，這也可能觸發(fā)蘋果連數(shù)據(jù)中心都逐步轉(zhuǎn)移到自家芯片的可能性。蘋果在2015 年在其數(shù)據(jù)中心將VMware 轉(zhuǎn)向開源的KVM，現(xiàn)在看來，并非區(qū)區(qū)只為了節(jié)省2 年2,000 萬美元的軟件授權(quán)費用，背后隱藏了更巨大的布局。
只不過，到頭來，這些目前尚未存在的「服務(wù)器等級AppleSilicon」，也是蘋果自家限定，外人無緣一親芳澤。只希望這間公司哪天想開了，愿意站上IEEE、ISSCC 和HotChips 的演講臺，讓世人一窺其神秘芯片家族的廬山真面目，但這件好事成真的機(jī)會還是很渺茫就是了。
M1 的下一步？
M1 只是蘋果小小的第一步，后繼將會推出更高端的產(chǎn)品，但對蘋果最重要的并非效能，而是設(shè)法加速軟件生態(tài)圈轉(zhuǎn)移到原生版程序的進(jìn)度，像時下「Rosetta 2 跑得不順、甚至無法安裝應(yīng)用程序」、「印表機(jī)等周邊驅(qū)動程序無法運作」、「電池續(xù)航力遠(yuǎn)不如官方宣稱的持久」等，都是蘋果急需迫切解決的難題。
雖然蘋果生態(tài)圈常見「只要搞定微軟Office 和Adobe 就等于解決80% 需求」的論點，但除非你只會用得到Safari 和macOS 內(nèi)建的應(yīng)用程序，要不然當(dāng)下的確不是入手M1 心臟MacBook 的好時機(jī)。
從M1 回頭檢視RISC 與CISC 的戰(zhàn)爭
人類第一臺RISC 電腦IBM 801 計劃的主持人John Cocke，假如地下有知，應(yīng)該會感慨萬千吧。長期壟罩在x86 陰影之下的電腦工業(yè)，仿佛暗云散去，照出了一道道充滿希望的曙光。
「x86 義和團(tuán)」和「RISC 十字軍」的戰(zhàn)爭，持續(xù)了20 幾年，隨著前者的自滅和M1 的問世，后者近來開始有「蠕動」的跡象。但筆者還是得提醒一個血淋淋的前提：蘋果是一個「瓶中生態(tài)系」的封閉花園，里面再怎么枝繁葉茂，就像茶壺內(nèi)的風(fēng)暴，對外面的世界幾乎難以帶來直接的沖擊。
反過來說，蘋果M1 的誕生，對整個電腦工業(yè)界并不算壞事，最起碼足以讓Intel 和AMD 受到更強(qiáng)烈的刺激，促使他們加快研制更性能強(qiáng)悍的處理器，而不是像Intel 的Skylake 微架構(gòu)一樣，一用就是4 年，然后這段「牙膏期」就讓ARM 指令集兼容處理器，效能激增到足以挑戰(zhàn)高階x86 微架構(gòu)的水準(zhǔn)。
庫克終于實現(xiàn)了喬布斯的未竟之志
將冷冰冰的技術(shù)規(guī)格束之高閣，來談點比較感性的東西。
回顧蘋果在2008 年并購PA Semi 時，外界普遍不看好喬布斯的大膽決定，也一度無消無息到讓人以為蘋果早就放棄了，直到iPhone 4 才讓大家知道蘋果是玩真的。12 年來，在這個研發(fā)先進(jìn)制程高效能處理器動不動就燒掉10 億美元的年代，蘋果持之以恒的將自己的芯片一步一步從手機(jī)平板推進(jìn)到自家的Mac，怎么算都耗費了數(shù)十億甚至上百億美元都有可能，所以這也是筆者對于那些宣稱Apple Silicon 單價只有「幾十美元」的產(chǎn)業(yè)分析師嗤之以鼻的主因，你們是以為「研發(fā)」這件事是不用成本的嗎？
蘋果熬了這么久，也做了這么多的超前布署（軟件生態(tài)純64 位元化、數(shù)據(jù)中心舍棄VMware），背后一定滿滿來自喬布斯那未竟的執(zhí)念，而庫克總算實現(xiàn)了他的夢想，這才是M1處理器，真正讓筆者有感的地方，也沒有任何東西比M1 更能吊祭已不在人世的史蒂夫·喬布斯。