Apple M1的問世，讓沉潛已久、長期活在x86陰影下的「RISC十字軍」，紛紛起死回生「扭動」了起來，累積20年「怨念」一次性爆發的結果，就是網路上充滿了人腦當機產生的亂碼，彷彿活在Apple早已統治地球的平行世界，只能讓人越看越搖頭，越寫越脫力。
從2018年至今，筆者曾在癮科技陸續寫過數篇文章，分析Apple自研處理器為何如此強大、為何會想關起門來自己搞，看來又有重新解釋的必要性。這次就用自問自答的體裁，方便各位科科理解這些用點大腦就不難理解的道理。
Apple是外星人開的公司嗎？
不是，Apple是地球人企業。他們的產品和技術，也是奠基在同一個時代的基礎之上，不會因為他們叫做Apple，半導體製程的物理限制就不存在，計算機組織結構的原理就被改寫，軟體技術的演進就此逆轉，商業市場的邏輯就被顛覆。
不過看來某些果粉似乎並不是這樣想。
Mac在個人電腦的市占率有幾趴？
不超過7%，請不要因為常跑咖啡廳裝文青就產生「100%」的幻覺。
Apple仰賴的基本盤是iPhone和iPad，而不是1年出貨量不到2000萬台的Mac，某種程度上像是重現當年Intel靠著個人電腦市場「向上發展」侵入伺服器的模式，但「手機/平板→個人電腦」和「個人電腦→伺服器」那個跳躍幅度比較大，完全著毋庸議。
M1在技術規格上有何出色之處？
如果要筆者評價M1的歷史地位，左思右想只能擠出一句話：總算可以看到「當背後的基本盤大同小異時，RISC可以跟x86在個人電腦的處理器，較量到什麼程度 (專精高階伺服器的IBM Power算是例外)」。理論上，在相同的條件和資源，RISC的ARM (邁向64位元的ARMv8-A使其脫胎換骨) 應當更容易誕生明顯優於CISC的x86 (還是特別糟糕「毫無道理可尋」的那種) 的高效能處理器微架構。
M1的特色，條列如下：
- 台積電5nm製程、台積電5nm製程、台積電5nm製程，這很重要，所以寫3次。
- 160億電晶體、160億電晶體、160億電晶體，這也很重要，再寫3次。
- 由4個高效能Firestorm處理器核心 (共用12MB L2快取，時脈0.6–3.204 GHz，最高功耗13.8W)、4個低功耗Icestorm處理器核心 (共用4MB L2快取，時脈0.6–2.064 GHz，最高功耗1.3W)、8核心GPU (理論運算效能2.6 TFLOPs)、16核心神經網路引擎 (理論運算效能11 TOPs)、容量不明的系統層級快取 (SLC, System Level Cache，由所有運算單元共享) 和雙通道總計128位元寬的LPDDR4X記憶體控制器 (理論頻寬68.2GB/s) 所組成。
- 整顆M1的標準設計功耗 (TDP) 約為20-24W。
- 近似IBM Power10和被取消的Samsung M6，Firestorm的指令解碼器寬度多達8個指令，目前主流Intel/AMD分別是4+1/4。但這本來就是RISC該佔便宜的地方，據信從A11就保持不變。況且CISC的x86指令集，隨便1個指令的工作量，就相當於1.5-2個ARM指令。
- Firestorm的指令排程緩衝區 (Re-Order Buffer) 約為現有x86微架構的2-3倍 (630，相對於Intel Wiilow Cove的352和AMD Zen 3的256，ARM最高階的Cortex-X1則是224)。
- Firestorm的浮點運算輸出吞吐量為現有新型x86微架構的2倍。
- Firestorm具備更深的記憶體載入/回存緩衝區 (154/106，對比Intel的128/72和AMD的44/64)。
- Firestorm有現行x86處理器核心6倍容量的L1指令快取記憶體容量 (192kB vs 32kB)，而且看似毫無存取延遲。
- Firestorm的L1資料快取記憶體128kB，存取延遲僅3時脈週期，而Intel是48kB/5時脈週期，AMD則32kB/4時脈週期。
- Icestorm的L1指令與資料快取容量分別是128kB和64kB，但也多於現有x86核心。
這種讓人突然「見證上帝顯靈」的感覺並不陌生，歷代IBM Power就幹過很多次了。順便一提，時下的王者IBM Power10單一核心可同時處理 (In-Flight) 的指令數，多達「1000個」。
但筆者也需要提醒，Apple和Intel/AMD兩邊的「包袱」實在差太大了，光x86指令集1個指令編碼長度從1-17 Bytes都有可能這檔事，加上一堆指令都會以記憶體做為運算目標，就對快取記憶體的設計帶來了一大堆麻煩，諸如此類的瓶頸可謂不計勝數。Apple M1讓長達數十年的「RISC指令集終極優勢論」有了被公平驗證的機會。
為何Apple的Ax處理器的性能如此優異？特別在A11突飛猛進？
一言以蔽之，因為那時候Apple已經沒有32位元的包袱了，可以集中全力針對AArch64最佳化。換言之，Apple M1的效能表現是「果」，不是「因」，一切都來自於其生態系統的封閉性。Apple並不是吃飽太閒才逼使開發者全面轉向64位元，一切都是布局好的，環環相扣。但也因為封閉性，讓Apple的處理器註定難以在自家環境以外的地方發揮實際的威力，甚至連「可用性」都是一個天大的問號。
為何Apple自產自銷的ARM處理器這麼厲害(上)
為何Apple自產自銷的ARM處理器這麼厲害(中)
為何Apple自產自銷的ARM處理器這麼厲害(下)
學過計算機組織結構的科科，上課不會太混，或多或少記得，無論是RISC指令集和近代高效能處理器微架構的產品設計，有一條叫做 “Make The Common Case Fast” 的原則，將資源砸在「最常用工作」的刀口上。最近的案例是AMD的Zen 3，冒著犧牲部份指令效率的風險（如退化的x87浮點乘法），一口氣提昇40%那伺服器應用最經常用到的指令效能。
Apple是不是吃飽太閒才強行推進「純64位元」？
A11應該是第一個「可能」沒有支援32位元ARM指令集支援的Ax處理器，因為A11不需要跑到任何32位元程式，這等於一口氣釋放了ARM在64位元擴張時蘊含的一切潛能(放棄引述執行、倍增資料暫存器、丟掉Banked Register這些專注於嵌入式應用的遺產)，更能讓那票來自P.A Semi的研發團隊，更能放手一搏打造出指令執行寬度更寬、更強力的非循序指令執行心臟。這是連高度垂直整合數十年的IBM都無福消受的「主場優勢」，畢竟過去幾十年來累積的老舊企業端應用程式還是太多了，一堆還在跑得好好的。
此外，macOS也很早就取消32位元x86應用程式相容性，這也簡化了Rosetta 2要面對的問題，少了難搞的32位元x86指令集，僅需進行x86-64對AArch64的動態二進位轉譯，也不會碰到AVX、AVX2和AVX-512，這對改善轉換效能也有立竿見影的助益。
蘋果園風格的「瓶中生態系」能套用到其他地方嗎？
Apple自家的ARM指令集相容處理器與對應作業系統，也不需要像早期的x86個人電腦一樣，為了維持相容性，需要以16位元的真實模式開機，完全沒有保留32位元的必要性。這也是為何Apple應用程式開發的社群，會普遍認定A11之後都是「純64位元」的主因。就算能跑32位元，恐怕也是慘不忍睹。
會有比較認真的科科舉手發問：「聽說」ARM本家的高效能核心，從Cortex-A76開始，Kernel Mode就限定64位元，那為何還是追不上Apple？首先，作業系統要支援32位元，還是得要有32位元函式庫，有些也許可以轉換，但大部份都很難，特別是跟指標有關的部份。其次，雖然Android大部份的程式都是用虛擬機，但是還是有不少用到原生碼，特別是須追求效能表現的遊戲。
更何況，ARM的軟體生態系統也不只Android，還有其他作業系統和相關應用，「資產」和「包袱」本來就是一體的兩面。Intel和AMD也一定也很渴望64位元以外的x86軟體都瞬間從地球上消失 (這兩間公司的工程研發團隊一想到丟掉什麼節區記憶體定址、虛擬86模式和很多有的沒有的，大概晚上睡覺作夢也會笑)，但光看到一狗票動輒用個十來年的工控嵌入式應用，就知道這是根本不可能的任務。
你是有什麼資格評論Apple？你有用過Apple的產品嗎？
筆者曾經擁有過的Apple產品的確不多，就只有iPhone 4 (不小心弄丟在計程車上)、iPhone 4S、iPhone 5S、iPhone 6S、iPhone 7、iPhone SE2、iPad Mini 2、iPad第五代、初代iPad Pro、初代Macbook 12吋 (體驗最爛的筆電鍵盤)、Macbook Air 2019、Magic Keyboard (日本旅行還不小心打壞按鍵)、Magic Mouse。因為筆者沒有聽音樂戴手錶的習慣，就無緣AirPods和Apple Watch了，「信仰純度」不夠，真是非常抱歉。
但我要講的不是過去「年輕時犯下的錯誤」，後面還有更重要的議題：Apple自身要承受的風險、Windows登陸M1的可能、以及「Apple重返伺服器市場的狂想曲」。
31 則回應
美國海軍都掏錢請微軟維護32bit Windows XP了，還有多少工控電腦跑Windows 98？
Apple和Intel本質就是完全不同的公司，獲利來源和客戶也不同。Apple能做的，Intel不一定能，這不是因為Intel無能，而是Intel很大部分營收得仰賴這些不願意升級、換新系統的企業用戶。
你Intel放生他們，你以為AMD不會撿起來做？
說Intel不願意擺脫包袱，人家好歹也搞過一個IA32。反觀x86-64這種超大歷史共業還是AMD搞出來的，照著邏輯鄉民是不是要去批評AMD造成x86共業？
另外扯一些舊的軟體不升級，導致硬體無法跟著進步，關我們普通消費者何事啊？第一次聽到擠牙膏擠的這麼理直氣壯。
今天文章就是在分析是否會影響x86的市場
一部分就是包含那些中小企業會不會轉移
你跟我拿掉不討論???
邏輯已死嗎?
可以讓我知道一下還有哪個業界的中小企業是2-30年來都用蘋果的？
如果是設計、影像相關的軟體基本上都是訂閱制了
除非跟樓下某個回應一樣用永久試用版aka盜版
你不用到20-30年付出的軟體費用都比硬體貴了好嗎？
舊軟體不升級就不能用
關消費者何事???
....
你在搞笑嗎?
軟體不升級不能用
升級是要成本的好嗎?
成本不用轉嫁到消費者身上?
廠商做佛心的不用賺錢?
看就知道你是個對底層毫無概念的盲粉
甚麼叫牽一髮而動全身都不懂
多讀點書好嗎?
沒事叫原PO去下指導棋幹嘛?
原PO去做intel產品開發就能丟掉x86嗎？
果粉真的是厲害了
有什麼好說的?
搞清楚探討的東西那麼難嗎?
這篇文盲不多
理盲到不少
看不懂就攻擊真的很蠢
舊的東西總有機會有時機汰換的
還遲早會宣布咧 笑死
ㄏㄏ
遲早要做的事情等到快來不及甚至已經來不及了才做，這樣還想討拍簡直太好笑，Intel會這樣擠牙膏也是因為你們這類人縱容造成的，不用再找理由了。
我不是業內人士沒有內幕消息，但我很確定遲早Intel會宣佈放棄32位元來打你們的臉，想必到時候各位一定能邊摸著臉頰邊找出很多理由幫它合理化，哈哈
結果就是那些廠商乾脆舊硬體/軟體繼續撐，死不更新設備，然後品況良好的舊硬體的價格還可能被炒高
最終就是雙輸
看看到現在都還有跑Windows XP甚至是98的電腦在持續使用就知道
當更新的代價對於廠商來說大過更新的好處的話，多數廠商寧可不更新
樓上說的Itanium也算一個例子，當初Intel也是處心積慮想要用IA-64取代x86(甚至影響到Intel在64位元x86的布局，間接造就AMD K8的輝煌)
結果最終失敗了，除了Itanium的一些問題之外，最主要的原因就是軟體開發者不挺
連微軟都不挺的結果，就是Intel最終被迫放棄IA-64，回頭專心搞x86
你真以為一切都可以是硬體廠商說了算？除了像蘋果這樣的封閉生態系之外，在開放的市場競爭，就得面臨其他對手/方案的競爭，而誰掌握了誰能脫穎而出的主導權？還是軟體開發者/使用者們
當越多軟體開發者/使用者選擇某方案，某方案勝出的機率就越大
而這也是x86最終能成為PC產業霸主的原因，因為多數人選擇了它
不是因為它最優秀(甚至可以說x86根本就是缺陷滿滿)，而只是因為最多人用它，以它的指令集來開發程式，而且賴著不走不願意轉到其他陣營，才使其最終能勝出，僅此而已
而很多人用x86的理由是甚麼？還不是因為它們的老程式也能在上面跑，不須多費功夫去整個重寫
"經濟效益最高"，才持續使用
沒了這個優勢，誰還要用這個"缺陷滿滿"的x86？
封閉使人無知嗎?
連過去的與現今的市場需求都搞不懂
你以為廠商說換就換?
程式說改就改?
就是逼你花錢花資源更新
還好我錢夠 蘋果整套該換的還跟得上
喜歡是可以 但盲目就不好了
不知道發狂的果粉看不看得清
(但我猜他們連指令集都還是搞不懂)
少在那隨便誣人用盜版
我老早就買著 fcpx 等整套正版在用了
講話帶點腦行不行
"你以為做單純做新功能跟改底層架構的成本一樣嗎?"
搞不清楚狀況建議你閉嘴
沒必要秀你的無知
adobe cc可是年年訂閱一年快兩萬！
adobe才貴好嗎～
免費試用版？不就是盜版？
那是因為你是個人告你贏了沒賺多少，
adobe可是告過好幾間公司
作業系統每次升級，我的Parallels VM 跟 備份程式 Carbon Copy Cloner 就要跟著更新一次。這種工具小軟體，每年花個三四千塊是基本的... FCPX Adobe CC 自從沒有跟德誼買機器，沒有永久免費試用版之後，超級痛苦的。很多事情本來很簡單現在用免費工具花好幾倍時間得出更爛的結果。
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