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(shí)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(xiǎn),，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?yàn)楦玫恼闲裕敢怵б捞O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(diǎn)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(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(shí),、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(shí)并不會讓人感到一絲一毫的意外,，畢竟天時(shí),、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(shí)：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(fèi)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(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(jì),，失去了最大塊的基本盤,，使其終究沒有實(shí)現(xiàn)的可能性。
時(shí)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(jì)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(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每個時(shí)鐘周期最多可解碼8 個指令（其實(shí)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(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,，世上唯一凌駕于蘋果的,，只有單一核心可同時(shí)運(yùn)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(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(shí)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(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(shí),。
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(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(jì)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(yùn)商的需要,。更何況,，邊緣計(jì)算服務(wù)器，往往會被布署在環(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(jì)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(fèi)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(shí)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(yùn)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(diǎn)，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(shí)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(jì)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(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,，來談點(diǎn)比較感性的東西。
回顧蘋果在2008 年并購PA Semi 時(shí),，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(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(shí)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。