不久之前，在苹果的一幢大楼里，一群工程师聚集到了一起。
他们掏出了旧版MacBook Air，将笔记本的内核连接到自己的原型板上。
此次「会晤」的目的非常明确：
造出第一台自己定制设计、基于ARM芯片，且能运行MacOS的苹果电脑。
而就在本周，苹果终于迈出了这一大步——第一批在苹果M1芯片上运行的Mac诞生。
这也标志着苹果开始脱离英特尔CPU的「产品转型」。
但一系列问题也随之而来：
为什么要这么做？又是何时开始准备的？软件兼容怎么办？Windows方面又如何处理？
外媒ArsTechnica，最近与苹果软件工程高级副总裁Craig Federighi、全球营销高级副总裁Greg Joswiak、硬件技术高级副总裁Johny Srouji的进行了一次访谈。
而关于苹果M1芯片背后的故事和与之更多的细节，也就此浮出了水面。
为什么要造芯片？又为什么是现在？
2006年时候，苹果选择开始使用英特尔x86架构，因为在此之前所采用的PowerPC似乎已经走到了尽头。
在此后最初的几年时间里，这一选择对于苹果来说是一种福音：英特尔的芯片实现了Mac与Windows及其他平台的互操作，这也让Mac变得更加灵活。
除了苹果台式机外，像笔记本电脑以及手机等产品，也随之受益。
在很长一段时间里，英特尔的表现可以说是一流的。
但最近几年，英特尔CPU的发展却不是那么乐观，尤其是在性能提高和一致性方面。
不仅是厂商，用户也对此有所发觉，还戏称道「挤牙膏」。
或许你会认为，这是苹果做出如此选择背后的驱动力。
「但这并不是最根本的原因」，苹果三位高管的回答却是这样的。
Joswiak对此解释道：
这是关于我们能做什么，不是关于「别人能做或不能做什么」的问题，对吗？
每家公司都有自己的计划：软件公司希望硬件公司这样做，反过来硬件公司又希望软件公司那样做，他们之间是存在竞争的。
而苹果的位置比较特殊，我们设计芯片，不是作为商家、供应商或者解决方案，而是为了让软件、系统和产品紧密结合。
这就是我们所需要的。
对于这个问题，Federighi给出了一个非常「苹果式」的回答：
Mac是苹果的灵魂，是它把我们带入了计算机领域。
Mac仍然是我们在工作中使用的一种工具，将我们所学到的一切，应用到核心系统中，显然是一个长期的抱负，也是一种实现梦想的方式。
Joswiak还回忆道，「刚开始知道这个决定的人很少，但他们知道苹果要走这条路开始，便一直对此面带微笑」。
设计苹果M1芯片
苹果要造的芯片，不仅是一种能够吸取多年来，为iPhone、iPad等其他产品设计的移动芯片所累积的经验的芯片，还能满足笔记本电脑或台式电脑不断扩大的需求。
而当苹果今年宣布要打造基于苹果芯片的Mac时，不少旁观者都在猜测，这个芯片很可能类似于A14。
但事实并非如此，Federighi表示：
如果你把M1和A14联系起来，它本质上是一个「超集」。并且Mac上的芯片与之有很多不同之处。
苹果对Mac应用工作负载进行了大量分析：
- 运行典型Mac工作负载所需的图形/GPU能力。
- 所需的纹理格式。
- 对不同类型GPU计算的支持。
- 核心数量、驱动Mac尺寸显示器的能力、对虚拟化和Thunderbolt的支持。
- ……
这些都是Mac所需要的，但相对于iPhone编译的应用程序，这些功能都是「超集」。
Srouji 进一步阐述道：
我们已经建立了许许多多的IP，它们成为M1芯片的基础。
我们开发这些伟大的技术已经超过了10年，然后几年前，我们便说「现在是时候使用我们所谓的可扩展架构，是时候为 Mac 开发一个定制的芯片了」。
因为我们有这些伟大的IP的基础，而且架构是可扩展的UMA。
这是一个完全不同的自定义芯片。
这里提到的UMA，即统一存储体系结构 （Unified memory architecture），是苹果此次成功的关键。
UMA本质上意味着所有的组件，包括中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）、神经处理器（NPU）、图像信号处理器（ISP）等等。
它们共享一个速度极快的内存池，并且位置非常相近，这与常见的台式机模式是相反的。
当用户运行要求比较苛刻的应用时，传统的pipeline 可能会损失大量的时间和效率来移动或复制数据，以便这些不同的处理器都能够访问到它们。
Federighi认为，苹果在M1上的成功，部分原因是在硬件和软件层面，拒绝了这种低效的模式：
我们不仅获得了GPU原始性能的巨大优势，而且同样重要的是，在统一的内存架构下，我们不用不断地来回移动数据，也不用改变会降低数据速度的格式。我们在性能上有了很大的提高。
而且这并不是苹果M1唯一的优化点。
近几年来，苹果的 Metal graphics API 采用了「基于平铺的延迟渲染」 ，M1的 GPU 就是为了充分利用这一点而设计的。
Federighi解释道：
老式的GPU基本上是同时在整个框架上操作，而我们则是在tile上操作，可以将tile移动到极快的片上内存中，然后在tile上与所有不同的执行单元一起执行一个巨大的操作序列。
这是一种令人难以置信的效率，而以往离散的GPU是做不到的。
Windows怎么办？
应用新的架构同时，在软件层面也迎来一种新的转型。
Mac 电脑现在将在本地运行新类型的软件，并停止本地运行其他类型，包括现有的所有 Mac 软件系列。
除此之外，苹果在架构上的转变也为iPhone和iPad制作的软件，打开了一道「闸门」。
这是第一次，适用于移动端平台的应用程序可以在Mac上运行。
但对于这样的一个「过度」，用户体验这块必须要拿捏得住。
对此，Federighi表示「大约90%的应用程序运行良好」：
一个应用程序无法正常工作的原因有很多。它可能使用的技术在 Mac 上并不适用或不合理。
所以我们对现有的应用做一定数量的自动测试，看看它们是否会崩溃等等。如果他们有这些问题，我们会从商店中自动自动将它们筛选出来。
随着时间的推移，我们很可能会看到一些开发者，为了让他们的应用在Mac上能良好运行而付出努力。
对于苹果公司来说，目前还处于早期，但在几年内，市场上将会有数百万台配备M1或M1系列的Mac。
时间将证明这一进程的发展会有多快。
接下来的一个问题也比较关键：What about Windows？
尽管M1的运行现有的 Mac、 iPhone 和 iPad 软件，但是新的架构不能立即运行除了 macOS 之外的 x86操作系统的应用程序。
对此，Federighi指出，M1 Mac 确实使用了支持 Parallels 或 VMWare 等产品的虚拟化框架，但他承认，这些产品通常也会虚拟化其他 ARM 操作系统。
与此同时，Federighi还表示，云端的Windows是一种可能的解决方案，并提到了CrossOver：
它能够在这些系统上一种类似WINE的仿真层下，运行32位和64位的x86 Windows二进制文件。
但是 CrossOver 的模拟方法，并不像我们在英特尔 mac 上使用 Parallels 或 VMWare 等虚拟化软件时那样一致，所以可能还有很长的路要走。
至于在Mac上运行Windows系统，Federighi说到：
我们有核心技术来运行他们的ARM版Windows，而后者当然支持x86应用程序。
但这是微软必须做出的决定，授权用户在这些Mac上运行这项技术。但Mac电脑确实很有能力做到这一点。
「很艰难，但却是值得的」
最后，Srouji 回顾整个历程时说到：
我们一直对这个项目和整个事情充满热情。非常艰难，但却是值得的。
我们喜欢Mac，我们热爱计算机。
我认为我们正在创造历史，这就是我们工程师们的看法。
类似的，Federighi也发表了他的看法：
我们付出了大量的汗水和心血，但我想说，在某种程度上，我们知道如何做到这一点。我们知道我们要面对的是什么。
Joswiak补充道：
我们以前也这样做过（从PowerPC 向英特尔的过渡）。
但这一次，这一切都是在「家」里完成的——这让苹果获得了一种不同的胜利。
参考链接：
https://arstechnica.com/gadgets/2020/11/we-are-giddy-interviewing-apple-about-its-mac-silicon-revolution/
“
