蘋(píng)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(lái)世人對(duì)「擠牙膏」的Intel 和「毫無(wú)道理可尋」x86 指令集，長(zhǎng)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(shí)、理智和常識(shí)。

　　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(shì)，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(píng)果將強(qiáng)勢(shì)重返服務(wù)器市場(chǎng)」等缺乏邏輯的橫空高論，紛紛傾巢而出，仿佛讓人活在蘋(píng)果早已統(tǒng)治電腦工業(yè)的平行時(shí)空。

　　筆者將會(huì)深入探討蘋(píng)果M1 的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)與對(duì)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(xiě)在前頭：

　　蘋(píng)果M1 的優(yōu)異性能的根本基礎(chǔ)是臺(tái)積電5納米制程與160 億晶體管，這簡(jiǎn)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(tái)積電7 納米，即可明白。

　　蘋(píng)果M1 的優(yōu)劣勢(shì)皆來(lái)自于其封閉生態(tài)體系，蘋(píng)果過(guò)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(zhǎng)遠(yuǎn)布局，讓他們可以專心針對(duì)64 位元AArch64 最佳化，無(wú)須顧慮32 位元昔日包袱的執(zhí)行效率。

　　Apple Silicon并非毫無(wú)風(fēng)險(xiǎn)，不只轉(zhuǎn)型陣痛期，更賭上了「究竟會(huì)有多少「假果粉」Mac用戶非要安裝原生Windows不可」和「會(huì)因?yàn)楦玫恼闲?，愿意皈依蘋(píng)果神教的新興信眾」，哪一邊會(huì)比較多。

　　只要蘋(píng)果沒(méi)有想不開(kāi)出售芯片給其他人，或者微軟棄x86 轉(zhuǎn)向ARM，就算蘋(píng)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(gè)人電腦市占率和不足2,000 萬(wàn)臺(tái)的一年出貨量，絲毫動(dòng)搖不了Wintel 和x86 生態(tài)系統(tǒng)的基本盤(pán)。

　　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(gè)特化版Windows，現(xiàn)階段對(duì)他們根本一點(diǎn)好處也沒(méi)有，做個(gè)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(píng)果，自然也沒(méi)有跨界的必要。自從iPhone 4 開(kāi)始使用自己的A4 處理器，蘋(píng)果就從未對(duì)外銷售芯片，有什么理由相信他們會(huì)瞬間策略大轉(zhuǎn)彎？

　　有鑒于過(guò)去Xserve 和Xserve RAID 的慘痛教訓(xùn)，蘋(píng)果很難有動(dòng)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(rùn)早已大不如前的品牌服務(wù)器市場(chǎng)。

　　蘋(píng)果M1 對(duì)業(yè)界真正的影響與對(duì)Intel、AMD 最不利的因素，在于這將鼓勵(lì)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(jià)值：用最短的時(shí)間和最少的費(fèi)用，用拼積木的方式，研制出Time     To Market 的產(chǎn)品。

　　AMD 重新啟動(dòng)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(shí)，原本要操刀這個(gè)專案），也不會(huì)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(shì)和夠大的市場(chǎng)基本盤(pán)」，RISC 絕對(duì)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(wú)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(huì)有更多的收獲。

　　M1的天時(shí)、地利與人和

　　蘋(píng)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(shí)并不會(huì)讓人感到一絲一毫的意外，畢竟天時(shí)、地利、人和，都站在蘋(píng)果那邊。大家還記得電影少林足球的強(qiáng)雄的經(jīng)典臺(tái)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?cè)趺锤叶?！?/p>

　　天時(shí)：臺(tái)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(guò)去，x86指令集兼容處理器之所以能夠跟「高效能」劃上等號(hào)，仰仗著領(lǐng)先眾多RISC體系的制程技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以及蓬勃發(fā)展的個(gè)人電腦市場(chǎng)，才有那個(gè)資源去支撐動(dòng)輒3到5年的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，現(xiàn)在反倒是蘋(píng)果占了這些便宜。

　　地利：靠著1年超過(guò)2億部iPhone和5,000萬(wàn)臺(tái)iPad的雄厚本錢(qián)，蘋(píng)果率先啟用臺(tái)積電5納米制程，而Intel卻連擠10納米牙膏都擠不太出來(lái)。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(píng)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(píng)果可全心全力發(fā)揮64位元ARMv8-A的潛能，也簡(jiǎn)化了Rosetta 2二進(jìn)位碼動(dòng)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(duì)改善效能當(dāng)然也有立竿見(jiàn)影的效果。

　　當(dāng)RISC 處理器享有昔日x86 的制程優(yōu)勢(shì)與市場(chǎng)規(guī)模

　　智能手機(jī)就像昔日的個(gè)人電腦，給了消費(fèi)型RISC 處理器一塊逐漸茁壯成長(zhǎng)的沃土。蘋(píng)果M1 的最大成就，莫過(guò)于將IBM Power 等級(jí)的超高階RISC 心臟，以一般人可以接受的成本與價(jià)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(dòng)式運(yùn)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(píng)果終于在M1 修成正果，不知是否后悔并未認(rèn)真替蘋(píng)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(jì)，失去了最大塊的基本盤(pán)，使其終究沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的可能性。

　　時(shí)過(guò)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(huì)如何在未來(lái)的新版電腦組織結(jié)構(gòu)教科書(shū)中（《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)：量化研究方法》），對(duì)蘋(píng)果M1 寫(xiě)下怎樣的評(píng)語(yǔ)。也許他們的心情也會(huì)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(gè)規(guī)格，比較蘋(píng)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(tái)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(guò)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(jiàn)證臺(tái)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(lái)看看決定IPC（Instruction Per Cycle，每個(gè)時(shí)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(gè)時(shí)鐘周期最多可解碼8 個(gè)指令（其實(shí)從A11 就差不多是這樣了），完全是IBM Power 的等級(jí)，似乎很厲害，但這本來(lái)就是指令編碼格式統(tǒng)一、長(zhǎng)度固定的RISC，應(yīng)當(dāng)享有的先天優(yōu)勢(shì)。更何況，一個(gè)「相對(duì)簡(jiǎn)單」的x86 指令，其工作量可能就相當(dāng)于1.5-2 個(gè)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(méi)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(shí)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(píng)果的，只有單一核心可同時(shí)運(yùn)行「1,000 個(gè)指令（In-Flight ）」的IBM Power10 了。同場(chǎng)加映ARM 本家最強(qiáng)的Cortex-X1：ROB 也只有224。此外，藉由4 個(gè)128 位元NEON 運(yùn)算單元，F(xiàn)irestorm 的浮點(diǎn)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(lái)性也遠(yuǎn)勝于AVX-512，就看蘋(píng)果想不想用。

　　蘋(píng)果歷代Ax 處理器一直有一個(gè)為人稱道之處：規(guī)格簡(jiǎn)單粗暴、但性能表現(xiàn)強(qiáng)大到讓人感覺(jué)很不真實(shí)的存儲(chǔ)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(jí)。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(chǔ)器做為運(yùn)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(chǔ)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(píng)果的成就，卻也是不爭(zhēng)的事實(shí)。

　　不過(guò)，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(píng)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(wú)福消受的天大優(yōu)勢(shì)，畢竟數(shù)十年來(lái)，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(qǐng)冷靜的想想，這根本就是一場(chǎng)不公平的競(jìng)賽，而蘋(píng)果M1 與其后代，也注定難以走出自家的封閉花園，有誰(shuí)會(huì)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(chǎng)的機(jī)會(huì)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(huì)本能性自動(dòng)反應(yīng)「進(jìn)軍服務(wù)器」，不過(guò)「服務(wù)器」等級(jí)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(cuò)誤回報(bào)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(chǔ)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(gè)M1 還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及IBM Intel 和AMD。

　　某些高人相信蘋(píng)果可以一步一步慢慢來(lái)，先從「邊緣計(jì)算（Edge Computing，如歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)定義的5G MEC）」服務(wù)器切入，但也得蘋(píng)果有類似電信營(yíng)運(yùn)商的需要。更何況，邊緣計(jì)算服務(wù)器，往往會(huì)被布署在環(huán)境較為嚴(yán)苛的地點(diǎn)，等于一腳踏入工業(yè)電腦廠商的守備范圍。除非蘋(píng)果對(duì)「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(píng)果是否將重回品牌服務(wù)器的議題，無(wú)論如何，機(jī)會(huì)都非常的渺茫，況且蘋(píng)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(kāi)辟一個(gè)獲利不高的血腥戰(zhàn)場(chǎng)，對(duì)他們并不劃算，沒(méi)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(shuō)回來(lái)，看在蘋(píng)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(shuō)沒(méi)有高端產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)計(jì)劃，絕對(duì)是騙人的，這也可能觸發(fā)蘋(píng)果連數(shù)據(jù)中心都逐步轉(zhuǎn)移到自家芯片的可能性。蘋(píng)果在2015 年在其數(shù)據(jù)中心將VMware 轉(zhuǎn)向開(kāi)源的KVM，現(xiàn)在看來(lái)，并非區(qū)區(qū)只為了節(jié)省2 年2,000 萬(wàn)美元的軟件授權(quán)費(fèi)用，背后隱藏了更巨大的布局。

　　只不過(guò)，到頭來(lái)，這些目前尚未存在的「服務(wù)器等級(jí)AppleSilicon」，也是蘋(píng)果自家限定，外人無(wú)緣一親芳澤。只希望這間公司哪天想開(kāi)了，愿意站上IEEE、ISSCC 和HotChips 的演講臺(tái)，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(huì)還是很渺茫就是了。

　　M1 的下一步？

　　M1 只是蘋(píng)果小小的第一步，后繼將會(huì)推出更高端的產(chǎn)品，但對(duì)蘋(píng)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(shí)下「Rosetta 2 跑得不順、甚至無(wú)法安裝應(yīng)用程序」、「印表機(jī)等周邊驅(qū)動(dòng)程序無(wú)法運(yùn)作」、「電池續(xù)航力遠(yuǎn)不如官方宣稱的持久」等，都是蘋(píng)果急需迫切解決的難題。

　　雖然蘋(píng)果生態(tài)圈常見(jiàn)「只要搞定微軟Office 和Adobe 就等于解決80% 需求」的論點(diǎn)，但除非你只會(huì)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(shí)機(jī)。

　　從M1 回頭檢視RISC 與CISC 的戰(zhàn)爭(zhēng)

　　人類第一臺(tái)RISC 電腦IBM 801 計(jì)劃的主持人John Cocke，假如地下有知，應(yīng)該會(huì)感慨萬(wàn)千吧。長(zhǎng)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(zhēng)，持續(xù)了20 幾年，隨著前者的自滅和M1 的問(wèn)世，后者近來(lái)開(kāi)始有「蠕動(dòng)」的跡象。但筆者還是得提醒一個(gè)血淋淋的前提：蘋(píng)果是一個(gè)「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(duì)外面的世界幾乎難以帶來(lái)直接的沖擊。

　　反過(guò)來(lái)說(shuō)，蘋(píng)果M1 的誕生，對(duì)整個(gè)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(kù)克終于實(shí)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(lái)談點(diǎn)比較感性的東西。

　　回顧蘋(píng)果在2008 年并購(gòu)PA Semi 時(shí)，外界普遍不看好喬布斯的大膽決定，也一度無(wú)消無(wú)息到讓人以為蘋(píng)果早就放棄了，直到iPhone 4 才讓大家知道蘋(píng)果是玩真的。12 年來(lái)，在這個(gè)研發(fā)先進(jìn)制程高效能處理器動(dòng)不動(dòng)就燒掉10 億美元的年代，蘋(píng)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(fèi)了數(shù)十億甚至上百億美元都有可能，所以這也是筆者對(duì)于那些宣稱Apple Silicon 單價(jià)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(píng)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(lái)自喬布斯那未竟的執(zhí)念，而庫(kù)克總算實(shí)現(xiàn)了他的夢(mèng)想，這才是M1處理器，真正讓筆者有感的地方，也沒(méi)有任何東西比M1 更能吊祭已不在人世的史蒂夫·喬布斯。