Дежавю: краткая история архитектуры каждого процессора Mac

5 февраля 2021 |

Дежавю: краткая история архитектуры каждого процессора Mac

An Apple logo with Motorola, PowerPC, Intel, and Arm CPU architecture logos inside.

За последние 36 лет у Apple Macintosh было три разные архитектуры ЦП, и он готовится к переходу на четвертую. Поскольку слухи о переходе на ARM swirl, давайте кратко рассмотрим историю архитектур ЦП на Mac.

Motorola 68 K (1984-1995) An original 1984 Macintosh with Hello on its screen. Apple Macintosh (1984) был первым Mac, который использовал процессор Motorola 68k. Apple, Inc.

В 1984 году Apple выпустила первый компьютер Macintosh (который, что неудивительно, назвал Apple Macintosh). Он использовал процессор Motorola 68000 с частотой 8 МГц. В процессе разработки ранний прототип Mac использовал 8/16-битный процессор Motorola 6809. Однако после того, как дизайнер увидел потрясающие графические процедуры, которые создавались для Apple Lisa на базе 68000, был использован более дорогой 16/32-битный 68000. Apple Lisa использовала только 68000 5 МГц, но новый прототип Mac мог работать на 8 МГц. Это порадовало Стива Джобса, который хотел отодвинуть на второй план команду Lisa.

В течение следующего десятилетия в новых моделях компьютеров Macintosh стали использоваться преемники 68000, включая чистые 32-битные микросхемы 68020, 68030 и 68040. Со временем их скорость и сложность увеличивались.

В целом, по крайней мере 72 различных Mac использовали 68k CPU. Последней моделью Mac для этого стал PowerBook 190 1995 года.

PowerPC (1994-2005) An Apple Power Macintosh 6100. Apple Power Macintosh 6100, первый Mac на базе PowerPC. Apple, Inc.

В конце 1980-х годов компьютерная индустрия начала отказываться от устаревших архитектур ЦП 1970-х годов в пользу новых тенденций, таких как вычисления с сокращенным набором команд (RISC). Такой дизайнерский прием обещал более быстрые процессоры. Apple изучила множество различных вариантов ЦП RISC, но в конечном итоге в партнерстве с IBM и Motorola разработала общую платформу ЦП. Три компании хотели использовать это, чтобы противостоять доминированию Microsoft и Intel (также известного как Wintel).

Результатом стала архитектура PowerPC. Впервые он был использован в серии рабочих станций IBM, а затем в 1994 году в Power Macintosh 6100. Apple разработала эмулятор 68 КБ, который был включен в каждую копию Mac OS. Это означало, что эти новые Mac могли без проблем запускать почти все старое программное обеспечение 68K (хотя и с некоторыми потерями в скорости), обеспечивая плавный переход на PowerPC.

За прошедшие годы Apple выпустила около 87 различных моделей Mac, в которых использовались процессоры PowerPC, включая микросхемы серий 601, 603, G3, G4 и G5. Тактовые частоты процессоров PowerPC резко выросли в этот период, от 60 МГц до 2,7 ГГц. Последняя модель Apple PowerPC была итерацией Power Mac G5, выпущенной в ноябре 2005 года.

Intel x86 (с 2006 г. по настоящее время) An early 2006 Apple iMac with an Intel CPU. Первый iMac, использующий процессор Intel (2006 г.). Apple, Inc.

К середине 2000-х Apple почувствовала себя ущемленной из-за своей зависимости от процессоров PowerPC. У компьютеров Mac возникли проблемы с поддержанием паритета скорости с ПК на базе Intel из-за задержек в производстве и разработке новых чипов PowerPC. Кроме того, в поколении G5 чипы PowerPC были настолько энергоемкими, что для работы им требовалось интенсивное охлаждение, что исключало их использование в ноутбуках.

Итак, когда Apple объявила о переходе на чипы Intel на WWDC 2005, критики были счастливы, но удивлены. После нескольких лет рекламы, рекламирующей превосходство PowerPC над Intel, переход Apple на Intel стал для Macintosh спасением. Производительность процессора Mac за ночь увеличилась почти в четыре раза. Первые модели Intel Mac были анонсированы в начале 2006 года: iMac и MacBook Pro.

Чтобы сохранить совместимость программного обеспечения между поколениями, Apple включила передовую технологию эмуляции под названием Rosetta, начиная с Mac OS X 10.4.4. Он мог динамически транслировать некоторый код PowerPC в Intel на лету.

Вскоре после этого разработчики начали распространять свои программы в виде универсальных двоичных файлов, которые можно было запускать как на PowerPC, так и на Intel Mac, что значительно упростило переход на x86. Rosetta была в конечном итоге удалена из Mac OS X, начиная с Mac OS X 10.7 Lion.

В зависимости от того, как вы считаете, с 2006 года Apple выпустила не менее 80 моделей (возможно, до 100) компьютеров Mac с процессорами Intel. Окончательная модель Intel Mac еще не определена, но, если верить некоторым экспертам, она может появиться в конце этого года.

ARM (2021?) A 2020 Apple Macbook Pro. Macbook Pro от Apple 2020 года. Apple, Inc.

В наши дни компьютеры Mac на базе Intel хорошо продаются и, вероятно, у них впереди надежный план развития процессоров. Тем не менее, ходят слухи о том, что Apple скоро переведет свои Mac на процессоры на базе ARM. Это означало бы третий переход системной архитектуры в линейке Mac — но почему?

С 2010 года Apple постоянно накапливает опыт разработки собственных пакетов system-on-a-chip (SOC) на базе процессора ARM для iPhone, iPad и оборудования Apple TV. Компания добилась поразительных успехов. Его конструкция значительно улучшилась по скорости и производительности на ватт, при этом некоторые iPad теперь конкурируют с MacBook по одноядерной производительности. Сопоставление производительности на уровне Intel с чипами ARM, наконец, делает их возможной заменой архитектуры ЦП в компьютерах Mac.

Если ARM станет более конкурентоспособной с точки зрения производительности, Apple получит другие преимущества от смены архитектуры, включая эффективность и контроль. Фирма уже включает в свои SOC многие функции, такие как более быстрая обработка фотографий и распознавание лиц с помощью ИИ, которые ускоряют достижение конкретных целей Apple. Если Apple использует собственные чипы для Mac, она получает именно то, что ей нужно, и ничего лишнего.

Кроме того, для Apple потенциально дешевле производить чипы собственными силами, чем покупать их у Intel. Это сделало бы продукты Apple еще более прибыльными, чем они уже есть, что положительно скажется на ее чистой прибыли. Эта экономия средств также может означать, что на горизонте появятся более дешевые Mac, если Apple решит двигаться в этом направлении.

Разработчики тоже выиграют.SOC на базе ARM в компьютерах Mac позволят производителям приложений более легко переносить программное обеспечение iPhone и iPad на платформу Mac. Им также будет легче поддерживать программное обеспечение для всех трех платформ в соответствии с паритетом функций.

Остается только вопрос: когда это произойдет? WWDC 2020 не за горами, так что нам придется подождать и посмотреть. Что бы ни случилось, Macintosh, вероятно, продолжит процветать как платформа и в будущем, даже если Apple по ходу дела придется вносить больше изменений в архитектуру.

Дежавю: краткая история архитектуры каждого процессора Mac


Напишите пару строк: