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苹果过几天要发布「苹果芯」电脑?它或许是苹果的一次变革

少数派sspai 20-11-05 关注

Apple 「One More Thing」发布会的主角将是 Apple Silicon 版的 Mac。本文中,我想谈谈这次 Mac 新芯片、操作系统上的进化,并讨论我对这次发布会的思考。

预告函带有一个 AR 模型,感兴趣的可以在 iPhone 或 iPad 上去 Apple 官网邀请函链接玩一下。若你对 Apple AR 眼镜及其未来感兴趣,可以阅读未来,即将到来:AR 增强现实的科普及思考。

苹果过几天要发布「苹果芯」电脑?它或许是苹果的一次变革Mac 的硬件变化

过去十几年中,Mac 电脑通常采用英特尔的 CPU 与 AMD 及英伟达的 GPU 作为核心硬件。为应对过去这些年软硬件需求上的改变,Apple 还会为 Mac 增加了一颗定制的 T 系列芯片,比如 Macbook Pro 上采用的 T2,专注于保障设备安全性。

CPU、GPU 和 T 这三个芯片太过分散,且架构不同,直接后果是互相之间能交流的信息有限。那有没有更好的解决方案,让它们能协同起来做事,被统一调度,在同一时间内能一起处理共有信息?答案是有的,这个方案叫做 SoC(System on a Chip,译作「片上系统」),也就是手机芯片用了十来年的技术。

之所以这次要切换至 Apple Silicon 芯片,是因为传统的 CPU 与 GPU 的设计布局无法满足未来软件的使用的需求。以 iPhone 为例,相册中的照片被自动归为不同类别,你可以搜索「猫」「狗」这类文字来直接查找相片中的内容,这便需要手机中机器学习算法在背后工作。当你在手机上拍摄 4K 60 帧杜比视界 HDR 视频时,需要手机中对应的编码芯片来工作。类似的需求还有很多,而传统的 CPU 或 GPU 实际并不擅长这类工作,最优解便是往设备中添加许多独立且专用的芯片,用于处理这些新需求。

它的核心思想便是整合,即把所有东西都放在一起。这样芯片只需要用最好的工艺生产一遍,而不再是不同厂商将不同进度不同工艺的东西硬拼在一起。比如近年来英特尔的 CPU 工艺就在拖后腿,性能无法提升的情况下发热还很大。

Apple Silicon 芯片是苹果为接下来十几年提出的新硬件解决方案。iPhone 12 上所搭载的 A14 片上系统的是其代表,其具备下图所示的各类专用芯片。

苹果过几天要发布「苹果芯」电脑?它或许是苹果的一次变革

此片上系统具备 CPU 中央处理器、GPU 图形处理器、密码加速器、神经网络引擎、视频解码器、电源管理器、机器学习加速引擎、安全组件等众多专用芯片。制造片上系统的意义在于:移除了独立制造每个芯片的不必要生产成本,降低了发热,同时还可以让每件事有专用的硬件处理,效率更高。

本次发布会上推出的 A14X 芯片,其本质是 iPhone 12 上的 A14 芯片的性能增强版。不再受限于手机的散热限制,这颗芯片会被放入更强的性能。其性能优于市面上同尺寸的其它笔记本电脑产品,会被用在 Macbook、Macbook Pro 和 iPad Pro 产品中。

2021 年中,Apple 会发布另一款代号为 Mt Jade 的性能更强的芯片 A14T,A14T 中包含了一颗自研的高性能 GPU,代号为 Lifuka。这款性能增强版的芯片会被用在新设计的 16 英寸的 Macbook Pro 以及全新设计的 iMac 产品线中。

苹果过几天要发布「苹果芯」电脑?它或许是苹果的一次变革

此次硬件变革对消费者有哪些直观的感受呢?简单来说,你会发现此次发布的新设备更快、更安静。这主要得益于 A 系列片上系统相较于传统的 x86 芯片发热表现更好、工艺水平更高、且性能更强。运行效率高只是表象,其实质原因是 A 系列片上系统中各类专用芯片各司其职。

Mac 的软件变化

Mac 的变革,大概十几年一次。Mac 的版本号有过三次重要更新,第一次是 macOS 9,用于 20 年前的 PowerPC 时代;第二次是 macOS 10,陪伴我们走过了过去 20 年的英特尔时代;第三次是 macOS 11,匹配 Apple Silicon 芯片的时代,肩负接下来十余年的使命。

这款负责软件变革的新操作系统叫做 macOS Big Sur。我自 Big Sur 开发者版本发布的第一天便开始使用,至今已经作为主力系统使用了五个多月,本小节谈谈这个系统所带来的主观感受。

下图是 macOS Big Sur 的截图。作为本小节的主题图,我从中选取了三个点介绍这次新设计。

苹果过几天要发布「苹果芯」电脑?它或许是苹果的一次变革

主题图序号 1 左侧边栏层级提升

Apple 在 2020 的开发者大会演讲中,鼓励开发者使用侧边栏的设计,并将这一设计沿用至 iPadOS 中。这一设计可以充分利用 iPad 更大的屏幕,同时保证应用在移动端与 Mac 端体验的一致性。若你注意看侧边栏及其后方图片的交汇处,你会发现其采用了毛玻璃半透明特效。以往毛玻璃特效仅在 iPhone 上广泛使用,这次 macOS 改版后 Apple 也将其挪到了 Mac 中。

主题图序号 2 图标和设计风格的转变

底边栏的改变代表了 Apple 对应用图标的重新思考。Big Sur 的图标做了两件事情,一是全部变为圆角矩形,二是图标设计风格改变。其实这两条都是为了一个目的,ARM 版 Mac 应用与所有 iOS 应用时保证图标视觉上的一性。

Big Sur 这次的图标设计即没有像 iOS 端一样完全扁平化失去细节,也没有像老 Mac 图标一样完全拟物。这次的图标设计有点像当年的 Vista 风格,是介于拟物和纯扁平之间的尝试。在视觉效果对特效的使用更加大胆,又对部分图标保留了 Mac 的原有特色。个人认为是个很有趣的尝试,下图中左侧是 Mac Big Sur ,右侧是 iOS 14 上的相册图标,你可以仔细对比。

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这次 macOS 上非常值得注意的设计元素是对「材质」的使用,比如所有半透明元素上界面元素上那层 UIVibrancyEffect 层。Mac 的新图标设计也强化了图标内容的立体,叠加和材质感。同理,上图中的相册图标也可以看到。

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此外,这次新图标的尝试并没有完全将图标范围拘泥于圆角矩形框中,而是允许应用适当跳脱这个框架。比如上图中的第三个 Xcode 图标,锤子突破了圆角框。总体来说,我认为这次新图标的设计变化是一次有趣的尝试。辨识度、视觉一致性提高,又在扁平和拟物中间大胆尝试,给予了未来的图标设计者很大发挥空间。

主题图序号 3 圆角、阴影的使用

新系统中,Apple 引入了在 iOS 设备中广为使用的阴影和圆角效果,顶部状态栏移除了以往过渡用的灰色,转向了更纯粹的黑与白。如下图所示,在浅色模式中,设置的通用菜单顶部为纯白色。实际上这个纯白色也采用了毛玻璃透明材质,在纯色或彩色背景上都显得光感更佳,且不会因过度透明而干扰人对前景信息的提取。

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软件兼容性

谈完了设计,最后要说的便是由本次硬件变革对 Mac 软件选择上的赋能。之所以不再建议大家购买英特尔版本的 Mac,是因为其不具备运行绝大多数 iOS 软件的能力。英特尔处理器的版本的 Mac 兼容性更差,本质上和其对应指令集的应用匮乏有关。

新 Mac 运行 iOS 应用:iOS 应用商店发展十余年,对应的应用架构一直是 ARM 架构。因新发布的 Mac 芯片架构与 iPhone 相同,新 Mac 发布后,现有的全部 iOS、iPadOS 应用程序都能直接以最高性能运行在 ARM 版的 Mac 上。

而英特尔芯片的机器则不然,其不具备直接运行这些应用的硬件条件。目前将现有 iOS 应用运行在英特尔版上只有两个办法,一是开启 Catalyst 模式对其进行二次编译;二是采用最新的跨平台模版用 SwiftUI 重新开发。这两种方式都需要开发者这边较大的投入,不打算对应用做特殊调整的开发者,则会不动自己的应用。

若开发者不对应用做出改变,现有的 iOS 应用会自动变为 ARM 版的 Mac 应用,而此类应用无法在英特尔版本的 Mac 上运行。带来的结果便是,你会发现全部应用都可以在 ARM 版的 Mac 上运行,而英特尔版的 Mac 则只会有极少部分 iOS 应用可以用。

新 Mac 运行老 Mac 的应用:你担心新版 Mac 能否运行英特尔版本的应用,答案是「可以」。这一过程会通过罗塞塔翻译层进行。许多人一听到兼容就会认为有大幅的性能折损,其实这是不准确的。在开发者更新应用前,Rosetta 2 翻译器翻译老 Mac 应用后性能折损约 20%,但图形层因为直接用 Metal API 而没有任何折损。

用好理解的话说,便是轻量应用得益于新 Mac 的硬件提升,使用起来不会有性能变弱的感觉。专业应用得益于底层 API 的调用,在最重要的性能指标上反而不会有什么变化。Apple 计划在 2 年内完成 Mac 整个产品线向 ARM 架构的过渡,因此开发者会有很大动力升级自己的应用让其原生支持新 Mac,而反之不会有过多精力去支持英特尔版本,因为英特尔版本最终会被彻底取代。

总结

本文为你分析了 11 月 11 日 发布会中 Mac 软硬件变化的原因及意义。许多人也许在数年后才能看到,本次的「One More Thing」发布会是被记入历史的重大变革。其诠释的不仅是 Apple 花费过去数年时间对电脑这件事的重新思考,也代表着电脑会逐渐向 ARM 架构及专精芯片过渡。

微软探索纯 ARM 架构的 Surface Book X、亚马逊布局 ARM 架构的服务器芯片 Graviton 2、英伟达收购 ARM 公司等事件,便是这变革之路上的一次次尝试。对用户来说,这次变革会让我们得到更好的产品体验,这便足矣。

对 Apple 来说,本次发布会是一个时代的结束,也是新时代的伊始。


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全部评论 (1)
捡漏仙
0
2020-11-09

华为的比较强大[吐舌]

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