没人限制英特尔做出比苹果更强的芯片,不过……

2022-07-22 12:52:08 来源:Technews

来源:科技新报(台) 作者:痴汉水球

不了解30 年前苹果一度希望采用Alpha 处理器却碰壁而选择PowerPC英特尔在「  喷火龙(Prescott)传奇」后的策略转折让苹果2005 年放弃IBM 转向英特尔、苹果 2008 年并购PA Semi等往事,就无法彻底了解Apple Silicon 的惊人能耗比和横向延展性到底怎么来的。关于AMD 的Zen 微架构的成功背后,更有一整串普遍不为人知的漫长故事

欠缺这些历史意识,对眼前看到的认知,就有如盖在沙上的城堡,随时都有倾覆的危险,如处理器业界追求「能耗比」(Performance Per Watt),早在25 年前DEC 开辟低功耗产品线时,评估延续Alpha 不可行、开始与ARM 合作发展Strong ARM 就开始了(其实应有更早案例,只是难以考证),后来成为英特尔XScale,声量更在英特尔启动Tick-Tock巨轮时达到颠峰,并非「双A」这几年看来很红,才有这惊世骇俗的「大事」。

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这是继承自DEC StrongARM英特尔XScale 简报,距今20 年,资料还是引用业界知名微处理器报道(Microprocessor Report)。「能耗比」会受到瞩目,并不是因为「双A」崛起,而是很久以前就受重视了,英特尔自从2004 年的「喷火龙(Prescott)传奇」后巨大策略转折,更随时把「Performance Per Watt」挂在嘴边。顺便一提,XScale 还是英特尔拥有过的「当代最强ARM 处理器」,却因愚蠢的「x86 义和团之乱」而自己卖给Marvell,不仅错失替苹果打造第一代iPhone 处理器的大好机会,更断送了英特尔智能手机市场的未来。

笔者将近年关于Apple Silicon 相关议题的观念误区,总结成以下五个问答。

第一题:可预见的将来,x86 双雄对决苹果的「现况」会是何等光景?

无论英特尔还是AMD,基于「制程技术落后苹果起码一个世代」、「缺乏以移动计算为出发点的超高能效微架构」(x86 双雄的产品设计以服务器为中心20 几年了,实在很难改)、「没有自家操作系统的庇护」,都无法打造出在「能耗比」媲美Apple Silicon 的「移动式计算处理器」(很可能延伸到桌机)。以上都是极度客观的事实,没有任何可怀疑的空间。

如果不服,请先说服笔者(或读者自己),预定2023 年登场的英特尔第14 代Core处理器「Meteor Lake」(英特尔「类」4 纳米,多芯片封装)和AMD Ryzen 7000 APU「Phoenix Point」(台积电4 纳米)有一丝一毫可能性,「提升四倍」能耗比,追上现在的苹果M2

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应该不会有人觉得英特尔Meteor Lake 可「提升四倍能效」,连英特尔自己也不敢相信。

第二题:明明x86 处理器双雄跟苹果「井水不犯河水」,为什么硬要比来比去?

这让笔者不得不想起「为何还要无线上纲,难道不能无线上网」的冷笑话。

说穿了,还不是英特尔AMD 自己把脸凑上去给人打,英特尔CEO Pat Gelsinger 故意呛苹果只是「生活风格公司」(Lifestyle Company),将提供比苹果自制芯片更优质的产品,又妄想苹果回心转意采用英特尔芯片AMD 产品管理和行销副总裁David McAfee 公开称赞:「所有x86 处理器能效都不能和M1 相提并论,M1 对处理器业界是很好的激励。」这种行为就叫自作孽不可活,神仙也救不了。讲出这种话,不让你们硬碰硬还能干么?

不过看在M1 发布后,MacBook 销售量明显成长、逐步侵蚀Wintel笔电市场的份上,即使就x86 双雄的角度看,伤害幅度有限,但市占率受损的笔电厂商绝不会无动于衷,x86 双雄没有装死本钱,只能尽其所能改进产品。往好处想,掏钱的消费者终究都不吃亏。

第三题:如果要x86 双雄「马上」做出能耗比能追上Apple Silicon 的产品,该怎么做?

很简单,看谁能说服苹果发神经去做「服务器」处理器,毕竟「闲闲有事做」的服务器和「常常会睡死」的移动计算平台,「省电」这件事逻辑大不相同,更不用讲为了提升输出率而导入同时多线程架构(SMT)、更复杂的高扩充性系统架构及维系高可靠度的诸多RAS(Reliability, Availability, Serviceability)机能,对电源管理带来的巨大麻烦。虽然说构成Apple Silicon 研发团队骨干的PA Semi并不是毫无这方面技术基础,但现在服务器平台的复杂性,也远非十几年前能比拟,要重建这方面实在太困难了(但不是不可能)。

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这20 几年来,以英特尔Pentium Pro(1995 年)和AMD K7(1999 年)为起点,直到英特尔Xeon(1998 年)与AMD Opteron (2002 年)品牌诞生,x86 双雄主力处理器核心微架构,皆以高获利服务器应用为最优先考虑,至今尚未改变,也几乎将在1990 年代雄踞服务器和工作站市场的「RISC 诸神」消灭殆尽,仅IBM Power 勉强硕果仅存,维持稳定发展。

处理器微架构的层面来说,像x86 处理器(还得加上IBM 的Power 和Z)长期维持「暴力」等级的动态分支预测机能(Branch Prediction),就不像秉持「极简主义」的苹果会愿意用力投资的地方,因Apple Silicon 并不需像x86 双雄的产品,面对各种千奇百怪的应用程序行为和兼容昔日老旧软件的沉重包袱,且要竭尽所能跑更快,这种边边角角的微妙差异,要列举多少就有多少。这是从1990 年代至今,x86 处理器的技术发展方向一直不为所动的地方──没办法,商业因素使然,研发x86 处理器最棘手的地方莫过于「兼容所有软件」。

此外,x86 指令集的先天复杂度和缺乏业界标准,也大幅延长产品开发时程,并需集中资源研发单一通用的核心,逼着x86 双雄要在服务器、桌机和笔电之间大量妥协,英特尔 Nehalem 世代的战略选择就是最好例证,然后被牺牲的是拖到32 纳米Westmere 的笔电。

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自从21 世纪初期,无英特尔还是AMD,主力x86 核心微架构都要兼顾服务器、桌机和笔电(因利润考虑,优先权往往是「服务器> 笔电> 桌机」,但英特尔在Nehalem 世代为了尽快打垮AMD,笔电竟先牺牲掉),所以也势必做出取舍,这就是苹果没有的包袱。

但基于同样理由,曾短暂推出Xserve 的苹果更不可能重回服务器市场,也没必要为了自家数据中心打造服务器处理器,多半会集中全力研发手机处理器和「可用在笔电和桌机的放大版」,所以x86 双雄的笔电处理器,能耗比还会继续被苹果按在地上摩擦好一段时间,笔者预测起码还有3 年,刚好就是英特尔预期「制程技术反超台积电」之时。绝对成真,应该成真,也许成真,希望成真。就算没达成,届时65 岁的Pat Gelsinger 大概也准备退休了。

第四题:ARM 有办法撼动x86 个人电脑处理器江山吗?

只有一句话:这一切要看微软愿不愿意认真经营ARM 版Windows 操作系统、常用应用程序和「再建立全新生态体系」,单纯咬文嚼字处理器耗不耗电,只是瞎子摸象,并没有任何意义。应用为王,与macOS 和MacBook 烂键盘不对盘的Windows 使用者,不会因为Apple Silicon 很省电就跳槽到封闭的苹果园。讲难听点,如果区区「低功耗」和「高能效」就足以「撼动」x86 个人电脑处理器的江山,那早该天摇地动20 年了,不会到现在看到x86 双雄在个人电脑市场还活得好好,真的没必要少见多怪,大惊小怪。

笔者讲更白,除非商业层面有明显利益,如同英特尔力推WiMAX的主因「让更多落后地区用户上网,以刺激个人电脑的销售量」,建立Windows On ARM 生态系统能否让微软云端业务有更大发展空间,诸如此类,怎么看现阶段都看不出任何足以吸引微软倾尽全力投入Windows On ARM 的诱因,不限桌机,他们还得一并考虑服务器市场可能性。

况且这还涉及商业竞争现实问题,当某家处理器厂商拼死拼活,终于做出效能可和x86 双雄竞争的ARM 桌机处理器,推上市场,马上就会发现到处都堆满满低价x86 处理器存货,导致只能削价竞争,根本无利可图。还是那句话:在商言商,微软不认真「把头洗下去」,这票以手机市场为主的处理器厂商,根本没人胆敢贸然承受天大风险。

话说回来,各位觉得要让ARM 处理器像现行x86 处理器,自由自在让使用者安装各种操作系统,而不像过去预载BSP (Board Support Package),背后要投入多少资源和时间?微软难道不会拨拨算盘评估是否划算?退一万步讲,现有多数以SoC 型态为主的ARM 处理器「安装Windows并正常使用」,会觉得这是轻而易举的工作吗?

笔者要提醒各位,天下没人规定ARM 处理器只能做成难以扩充周边装置的「系统单芯片」(System On Chip,SoC),像目前唯一实际存活的独立ARM 服务器处理器厂商Ampere,他们家产品怎么看都是货真价实的「具高度扩充性的服务器平台」,x86 处理器世界自从Cyrix MediaGX后,亦不乏SoC型态产品,像古老的国家半导体NS486台湾地区色彩浓厚的Rise mP6 衍生型SoCx86 双雄也持之以恒的针对不同应用研发SoC,从游戏机(Sony PlayStation、微软Xbox)到机顶盒都有,最新型英特尔Atom x6000 处理器「Elkhart Lake」更是如假包换的「系统单芯片」,族繁不及备载。

虽然是透过多芯片封装方式才变成一颗,但就应用层面来说,英特尔新世代Atom 处理器也足以称为System-On-Chip(ST Micro 的第四世代机顶盒旗舰SoC STiH416 也是类似做法),更不用讲过去出现的众多应用特化产品,如中华电信MOD 曾经使用Atom CE4100「Sodaville」和无数DOCSIS 3.0采用的Atom CE4200「Groveland」。

「应用」才是重点,说ARM 处理器难以取代x86 桌机是「前者是SoC」,只是倒因为果,假若Windows On ARM 真有搞头,谁敢说不会出现相容现有x86 处理器脚位的产品?不说别的,AMD 的K12 和SkyBridge还真的差点就要实现这个看起来很不可能的「壮举」了。

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如果AMD 没取消K12 处理器和SkyBridge 芯片组,也许现在我们就能看到同时相容x86 和ARM 的系统平台架构了,也不会看到Jim Keller 骂「AMD 砍掉K12 很愚蠢」。谁知道呢!

最后一题:我该如何看待苹果这家公司?看似不学无术的笔者真是「果粉」吗?

天下应该不会有正常人把超过95%「资讯科技生活时间」拿去面对Windows 和Android 的人是「果粉」。

身为「商用笔电之王」ThinkPad「小黑」长期爱用者的笔者,最近跟朋友聊天聊到苹果十年如一日的笔电机构设计,共同感想就是「这家公司总是关起门来搞自己的,根本没在管其他笔电厂商做了什么好事,他们只要顾好自己的市场,也不会刻意强求没缘分的客户」。

所以当ThinkPad旗舰产品线X1 Carbon 越来越轻(笔者手上是第七代,最新款是第十代),MacBook(目前是M1 MacBook Air)依旧带来浑厚重量感的「铝块」,且还很容易因强烈碰撞机壳变形,键盘依然有够难打,唯一所向无敌的还是那片触控板,外出工作多半还是得扛X1 Carbon,甚至还要出动更大更重的ThinkPad T14s AMD Gen1,就只为了键盘手感,只因这直接影响工作效率,比处理器能否省电持久还更举足轻重。

顺便一提,为了维持「居家与上班操作一致性」,笔者两边都统一部署Filco Majestouch Convertible 2 NINJA 键盘(Cherry茶轴)和Logitech MX Master 3 鼠标,并同样配置Filco原厂键盘掌垫,这应足以说明笔者对人机介面的「挑剔度」。

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笔者绝对不是果粉,真的,请大家一定要相信我,光MacBook 的烂键盘,就足以消灭笔者成为果粉的一切可能。听说库克出身IBM?苹果要不要推出「商用MacBook」在笔电键盘领域跟同样源自IBM 的ThinkPad 火拼一下啊?

到头来,苹果所谓「无懈可击的良好使用者体验」也都是靠封闭生态系的先天「不对称优势」,每个环节均完美环环相扣而来。从iPhone 4 开始,长期双系统并行的笔者同时拥有Android 手机和iPhone (现在是Samsung S20 和iPhone SE2),安装相近软件前提下,光是每晚闲置掉电速度,就足以突显两边「软硬件整合度」的差距,遑论一堆「不起眼的小地方」。

但笔者会因此觉得苹果这家公司特别了不起吗?当然不会,因为这是「天时」结合「地利」加上「人和」的结果,或再加上一点点「运气」,和最重要的「使命」──苹果最值得敬佩之处,最起码,不会有太多人质疑苹果做产品时追求完美的偏执决心,即使键盘实在很烂,看起来永远没救了。

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