2020年年底,蘋果首次推出基于Arm架構的自研芯片M1,憑借優秀的能效比以及足夠強大的硬件性能愣是將X86平臺處理器“虐”了個遍,同時引起不少用戶對于X86架構處理器的質疑,但事實真的是這樣嗎?
要厘清這一切首先要明白的一點是,Arm架構和X86架構發展方向并不相同,前者小而精,后者大而全。
X86通常被稱為復雜指令集,而Arm自然就是精簡指令集。從字面意思上就能看出,X86在指令集方面更加復雜,處理器能力更強,性能更高,對應的功耗也會更高。
對于需要強大性能且不在乎功耗的PC而言,X86指令集能夠提供強大的性能、更加全面的指令集以及復雜的電路設計,可以實現更高工作效率,幾乎就是強大和全面的代名詞。
Arm架構則剛好相反,移動端設備異常關注功耗問題,所以只需要提供夠用的指令集數量就行,對于復雜的操作,Arm通常采用指令集組合的方式來完成。
舉個具體的例子,如果是通過X86對機器人下達指令開車送自己去目的地,那么只需要對機器人說:開車送我去XX地。
如果通過Arm對機器人下達同樣的指令,那么就拆分步驟:1.打開車門,2.放開手剎,3.啟動汽車,4.去往目的地點…….
激進的硬件堆料為蘋果M1 Ultra在部分場景下領先X86架構處理器提供了基礎,但M1 Ultra本質上并不算是一顆處理器,而是一塊系統級芯片。
蘋果將GPU、CPU、統一內存以及大量專用加速模塊都塞進了M1 Ultra中。
如此一來就為蘋果M系列芯片帶來兩個好處,首先是高度集成的設計使得芯片在內存傳輸方面占據巨大優勢,這也是為何兩者內存帶寬有著將近10倍差距的根本原因。
PC平臺上無論顯卡也好、處理器也好、內存也罷通通各司其職,模塊化的設計讓各家廠商生產的產品都能完美兼容。
但是在X86架構的PC電腦中,各個硬件之間想要進行通信就需要通過總線,CPU作為PC大腦往往需要統籌所有運算。
如此一來,CPU如果需要讀取內存中的一組數據,那么信號首先就需要經過北橋,再經過前端總線才能寫入CPU。
想要讀取顯存中的數據,信號還要從顯卡先到內存才能到達CPU。這就好比一個人從公司開車回家,需要繞一大圈才能回家,極大降低了效率。
而蘋果M系列芯片將所有硬件都封裝在一起,帶來的好處是硬件物理距離的極大縮短。并且蘋果使用統一內存,讓GPU和內存共用一個內存,這樣CPU直接讀取數據就不用繞一大圈。
此外,蘋果通過優化總線,極大提升通信效率。這就相當于將公司搬到家對面,并且家門口到公司門口建了個直達天橋,也就大幅提升CPU和GPU的性能,因此M系列芯片在面對大量隨機讀寫的視頻剪輯任務時會有巨大優勢。
其次,M系列芯片作為系統封裝芯片,有大量專用加速模塊,這也是M系列芯片受到追捧的一大原因之一。
針對視頻剪輯等特殊工作需求,這些專用加速模塊就能帶來額外性能提升,所以在各大評測視頻中運行蘋果自家的FCPX和達芬奇,采用M芯片的Mac相比英特爾處理器的Mac在效率上的提升才會如此驚人。
這就好比一個各科優秀的中學生某些特長特別突出,強于全面發展的名校大學生,甚至還吊打某些大學生學渣,引起用戶驚嘆,這很正常。
但前提是,蘋果砸下重金,為這個特長中學生提供了普通家庭無法承擔的成長環境,所以才能造就一個天才誕生。
其實光看晶體管數量就能發現,幾乎5倍于i9-13900K的晶體管數量加上5nm工藝,就是X86無法想象的豪華陣容。
可一旦將擂臺換到其他領域,那么這個特長中學生就失去了原有優勢,例如重度生產力方面M系列芯片面對X86架構就毫無優勢,就比如眾生平等的AE渲染,M系列芯片的優勢在X86面前就蕩然無存。
那為什么X86架構處理器不采用和蘋果類似的策略來提升性能呢?
因為兼容性,X86平臺的用戶可以根據自己的需求采購硬件組裝機器,并且得益于X86架構強大的兼容性,用戶現在都還能運行上世紀發售的一些游戲,而蘋果A系處理器甚至是連10年前的應用都已經無法運行。
兼容性,恰恰也是Arm架構芯片大的劣勢,卻是X86架構大的優勢,英特爾的通用核心相比蘋果M系列芯片能夠應對更多復雜場景。
而蘋果M系列芯片雖然通過砸錢以及討巧的設計,在部分場景中的發揮讓人刮目相看,但是從宏觀角度來看,更加深層的性能需求,Arm架構無法提供強大性能。
蘋果M系列芯片能夠成功,除去硬件方面愿意砸錢,蘋果在iPhone以及iPad上對于Arm架構軟件和生態以及系統的深耕優化已經超過十年。
所以M系列芯片能夠取得今日的成績,不是一朝而至的結果,而是蘋果十年磨一劍,依托Arm架構本身的特性,再結合自己強大的硬件研發實力加上已經成熟的軟件生態,才襯托出了M系列芯片的強大。
同時蘋果的M系列芯片并不會對外出售,沒有繁雜的硬件規格,也就不會出現兼容問題,況且手中還握有系統大權,深度的軟硬件結合可以大程度發揮M系列芯片的性能,并且維持在極低功耗下,這是蘋果與Arm架構相輔相成的結果。
早在多年以前微軟就曾試水過Suraface RT,采用Arm架構處理器,毫不意外地無人問津,生態缺乏加上Arm架構硬件與軟件的結合并沒有那么緊密,導致這款設備沒有泛起一點水花。
所以Arm架構的M系列芯片確實在能耗以及發熱方面有著巨大優勢,但犧牲的卻是強大的兼容性以及其他方面的性能。
而X86架構處理器充分發揮“大而全”的優勢,通用核心能夠應對所有工作需求,雖然這會帶來極高的功耗。可是面對更加復雜的專業需求時,功耗還會是用戶首要考慮的因素嗎?問題的答案自然就一目了然。