Android、iOS、ARM，Windows、macOS、Intel、x86……

稍微關注數碼科技領域的人們，對上面這些名詞肯定不會陌生。眾所周知，ARM和x86這兩大計算架構的底層差異，形成了移動端和PC（個人電腦）端兩大陣營。在移動端，因為谷歌開源的Android和蘋果自研自用的iOS這兩種操作系統，又劃分出了安卓和蘋果陣營。在PC端，微軟的Windows操作系統和Intel的x86芯片，組成了牢不可破的Wintel陣營，掌控著絕大部分的PC市場份額，而蘋果Mac系列雖然也采用Intel的x86處理器，卻仍堅持自研的macOS系統，占據了10%的PC市場，走專業辦公的高端路線。

這一陣營劃分至少從十年前就開始成型，到現在我們大都已經習慣這一格局。買手機和平板，會在安卓或蘋果之間站隊，買電腦會Wintel聯盟和蘋果之間站隊。這一用戶習慣養成自然非一日之功，其實這些大廠在早期也做過努力掙扎，想用自己具有優勢的架構和操作系統來一統移動端和PC的江湖。

微軟早先就嘗試把Windows操作系統嫁接到ARM指令集上，推出了五彩斑斕的Windows Phone，也推出過需要運行在ARM架構的電腦和平板上的Windows RT，結果都是以慘敗收場。而英特爾也嘗試過x86架構的Atom處理器征戰移動芯片領域，同樣最后無疾而終。反過來，高通也嘗試把驍龍芯片用在PC上，但最終也沒有掀起波瀾。

而如今，這個“移動端用ARM，PC端用x86”的現世安穩的架構，終于又起波瀾。這次是蓄謀已久的蘋果，要把高效能低功耗的ARM架構，真正用到的PC產品上了。就在國人紛紛搶貨的雙11凌晨，蘋果舉行了今年的第三場發布會“One More Thing”，重磅發布了首款基于ARM架構的自研電腦芯片M1，以及搭載M1芯片的三款PC產品。這也是有著36年歷史的蘋果Mac電腦第一次用上了自家研發的芯片，而且還是采用了和iPhone、iPad所采用的A系列芯片相同的ARM架構。

那么，在Mac系列上推出M1芯片的意義，就不僅僅是要開始和長期合作的Intel官宣“分手”這一層，還等于是要向x86統治下的PC市場“下戰書”了。那么，這次蘋果的ARM架構芯片想要挑戰現有PC格局還有多遠？這是本文重點關心的問題。

為Mac改換門庭，先來一顆特別能打的ARM“芯”

在介紹這款M1芯片之前，我們其實都很關心一個問題：為什么蘋果要在這個時候推出一款基于ARM架構的PC芯片呢？我們知道，蘋果體系的封閉性是出了名的，從硬件到軟件，蘋果都選擇了自己研發自己用，硬生生打造了一個極致封閉但又體驗出眾的iOS生態。但在這個封閉生態下仍然留了下為數不多的幾個小缺口，在Mac系列電腦上使用的Intel處理器就是其中一個，而且到現在足足用了十五年。

從2005年開始，蘋果就將自己的Mac產品從基于ARM的PowerPC架構轉向了Intel的x86架構，采用英特爾的奔騰系列讓Mac產品的性能一路飆升，配合著自家的macOS系統，一路高歌猛進，占據了PC機的高端市場份額。現在，Intel的處理器碰到了當年PowerPC架構芯片一樣的困境，那就是性能擠牙膏一樣的增長，導致蘋果Mac系列一直也只能跟著Intel的14nm+++制程的迭代而緩慢推進。Intel的差勁表現早已讓追求性能極致提升的蘋果心懷不滿，多次表示要用自研芯片取而代之。

與此同時，蘋果在移動終端上的A系列芯片已經成功推進到了5nm制程，無論是多核的性能水平還是Soc整合能力，都有了超越當前英特爾的CPU內核的能力。時機已到，這時候蘋果也就不講究什么“江湖武德”了。為了實現全系列硬件生態的統一閉環，蘋果就必須把Mac上的Intel處理器踢出局，最終實現在iPhone、iPad和Mac系列上全部用上自研的芯片。

那么， M1芯片是否有這個實力呢？

我們來看下蘋果給出的M1的性能介紹。簡單來說，M1是蘋果第一款基于ARM架構的5nm工藝的電腦芯片，由于采用了目前最先進制程，擁有高達160億個晶體管，相比新款iPhone所用的A14的118億個晶體管提升了約35.6%，同時也高于麒麟9000的153億個晶體管。M1還是一款高度集成的SoC芯片，將CPU、GPU、NPU和各種連接功能及組件統統集合在一起。

在CPU上，擁有4個高性能大核心和4個高效能小核心，可混合運行以協助處理多線程任務，跑分上已經高于Intel 的Core i9處理器。這得益于蘋果在魔改ARM架構上的領先能力，大核心性能突出，小核心能耗極低，大小核心的協同工作使得其能效比比2012年時候Mac的處理器提升了3倍。

在GPU上，M1集成了8核心的GPU，兼顧了性能和能效，相比A14的GPU核心數量提升了一倍，無論是剪輯還是播放多個全畫質4K視頻流等重負載也沒有什么壓力。根據蘋果公布的數據，在同等功耗下，M1的GPU性能是其他最新推出的筆記本芯片的GPU性能的兩倍，而在同等性下，M1的功耗只有其他筆記本電腦芯片的1/3。此外，還有等同于A14芯片的16核NPU，滿足人工智能算力；同時支持了高達16GB的具有高帶寬、低延遲特性的統一DRAM內存體系架構，加快幾個處理器直接的數據共享速度。

具體到產品上，搭配了M1的新款Macbook Air的CPU性能是上一代基于英特爾處理的Macbook Air的3.5倍，GPU則提升了5倍，機器學習性能也提升了9倍。蘋果稱其整體性能超過了98%的PC筆記本。有了M1芯片的加持，蘋果的MacBook在輕量化之路上又能繼續升級了，性能提升的同時，ARM架構的低功耗優勢盡顯，續航時長又大幅提升。這等于說既超越了x86架構芯片的高性能優勢，又保持了ARM架構的低功耗優勢，無怪外界說蘋果Mac進入了一個新的紀元。

我們知道，為PC更換架構，不可能是在一座新地基上新建大樓，而是要在建好的大廈上面換地基，換掉地基還要在不拆掉大樓的前提下讓大樓煥然一新。現在，蘋果用ARM架構的CPU Soc，只是完成x86架構的硬件替代的第一步步驟。而原有PC 架構上的操作系統和軟件，才是蘋果換掉ARM架構芯片之后主要面臨的問題。

軟件先行，蘋果做了軟件系統遷移的準備

為一個操作系統更換硬件架構，或者讓新的架構匹配舊的軟件系統，兼容性始終是繞不開的一個難題。當年微軟的敗績還歷歷在目。2012年，微軟推出了基于ARM架構的Windows RT操作系統，只能預裝在采用ARM架構處理器的PC和平板電腦中，只能跑32位的軟件。但這一努力操之過急又過于超前，當時既沒有好的硬件產品支持，也沒有除微軟自有軟件之外的軟件生態支持。同時還將PC端操作系統移植到平板電腦上。Windows RT幾經掙扎后，最終還是嘗試一個“寂寞”。

蘋果雖然同樣面臨軟硬件協同的這一挑戰，但在處理這一問題上卻早有準備。我們說過，蘋果這個科技圈的“異類”把軟硬件生態都牢牢掌握在自己手中，在謀劃著這次架構轉型之前，就已經把系統和軟件的遷移的準備工作做好了。

這一次，蘋果為macOS配備了最新的Big Sur系統。Big Sur系統不僅可以流暢運行在ARM架構的展示機上面，就連Photoshop、Lightroom、Final Cut Pro、Office、Maya這些偏向生產力的專業領域軟件都已經能夠完美適配運行。Big Sur的基礎架構也經過優化，以解鎖M1芯片的實力，包括用于圖形處理任務的Metal和用于機器學習的Core ML等開發者技術。

而為了讓開發者能將原來運行在X86架構芯片之上的Mac應用，更輕松地適配蘋果自研的M1處理器，蘋果還提供了一系列的工具。比如，可幫助開發者構建同時能在x86和Arm架構芯片上運行的應用的Universal 2，可以自動將為英特爾處理器編寫的指令轉譯蘋果Arm芯片可以理解的指令，使得蘋果Arm芯片直接能運行原x86平臺應用程序Rosetta 2。

通過這些套件，開發者可以在短時間內將目前x86架構軟件遷移到ARM架構的macOS上面。解決了macOS開發者的后顧之憂，又能讓iOS、iPadOS上面的開發者輕松將軟件遷移到macOS上，蘋果的統一軟件生態將最終實現。這一變革帶來的體驗幾乎是革命性的。要知道原本移動場景下的應用和PC場景下的應用是始終割裂的，比如，我們使用的微信，總是要區分出Android、iOS、windows和Mac版，每一個應用都要配置至少3個版本，這樣不僅讓移動端和電腦端的使用場景隔成體系，嚴重影響使用體驗，也徒增了各大應用平臺的開發工作量。

而現在，隨著在iPhone、iPad、Mac等產品上都采用了相同的Arm架構的芯片，蘋果軟件應用生態將徹底打通，在Mac上也可以直接運行iPhone和iPad的軟件，Mac上的軟件也可以在iPhone和iPad上運行。未來，PC端和移動端的邊界將變得更為模糊，最終直至統一，用戶的體驗將更為一致。一旦蘋果實現全平臺的統一操作系統之后，蘋果的用戶粘性將更高，而那些使用了iPhone的用戶在需要一臺辦公設備之后將更愿意選擇一臺能無縫互聯互通的MacBook。

不過從最近反饋的情況來看，macOS Big Sur的首次開放更新，仍然遇到了一些兼容性問題，比如對于一些開發者工具，大多還在開發中，早先的MacBook版本在升級這一系統時遇到崩潰和無法使用等問題。而這些問題都是Mac要在此后的系統更新中著手解決的問題。不管怎樣，Mac芯片的架構變革和軟件系統的兼容升級，給蘋果帶來又一輪增長的可能，也對以x86架構處理器為主導的PC市場帶來諸多挑戰。

除了挑戰現有PC格局，蘋果M1的影響還有哪些？我們先來說下蘋果M1芯片以及新款Mac的推出，對于現有PC市場格局帶來哪些挑戰？據我們推斷，搭載自研M1芯片的Mac產品，隨著其產品迭代和軟件系統的完善，自然會獲得更大的PC電腦的市場份額。

但客觀來說，x86為主導的PC仍然將長期占據主要市場。一方面，現在x86的優勢仍然非常牢固，Intel的x86芯片在高性能計算機或者運行PC端大型游戲中仍然有非常強的性能優勢，而Intel一旦突破了14nm制程工藝的瓶頸之后，可能會擺脫“擠牙膏”的尷尬境遇，還會迎來新一輪的增長。另一方面，x86架構所構建的PC端的豐富軟件生態，不是macOS生態短時間內能夠超越的。

不過，蘋果M1芯片的推出，對于ARM架構本身有著更大的激勵和示范影響。第一個影響是，蘋果所要構建的基于ARM架構的統一軟硬件生態，對于蘋果生態內的開發者，具有很強的虹吸效應。不僅是基于原有x86架構的macOS的軟件要快速進化到新的架構版本，而且移動終端當中的軟件應用也會主動去尋求在Mac上兼容的版本。這將使得蘋果帶來多場景下的設備融合和體驗的一致性，也許未來iPad真正成為兼容移動便利性和專業生產工具的最佳形態。

第二個影響是，蘋果如果在Mac上的架構革命的成功，將帶給安卓陣營的芯片廠商和PC操作系統霸主的微軟以巨大的刺激和激勵。比如，高通曾經嘗試和微軟一起開發的基于驍龍處理器的PC筆記本電腦，可能會重新啟動；微軟也有可能再次動了采用ARM架構芯片開發windows系統的心思。而這也更加印證了華為的HarmonyOS鴻蒙系統，未來在手機、PC以及更多設備上得到應用的可行性。

第三個也是更深一層的影響是，蘋果的選擇，也證明了在面向萬物互聯、呼喚全新融合交互IoT時代，相比較于x86架構，ARM可能才是更好的選擇。萬物互聯場景下，對于大量設備之間除了快速通信的要求之外，必然要求向高數據并發、智能計算和低功耗方向進化。而ARM由于其基于簡單指令集的特點，不僅設計更簡單、迭代效率更高、還具有高效能低功耗的特點，特別適用于未來人們數字生活的需要。

而x86架構基于復雜指令集，芯片設計復雜，功耗相對較高，開發困難，技術路線相對緩慢，越來越展現出應用前景的專業性和局限性。PC作為與萬物交互同樣重要的操作界面，從笨重的x86架構走向更廣泛融合的ARM架構，就成為一種必然。不過，x86架構和ARM架構在PC上的角力，未來還將持續很長一段時間，即使這次Intel倒下的話，AMD也可以頂上。而ARM這邊，現在只是蘋果的一場獨角戲。

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