【消费电子实验室-2020/11/11】中国的“双十一”就像美国的黑色星期五一样是消费者的节日，这不苹果也来蹭热点来了。恰逢“双十一”，苹果发布了三款全新的Mac电脑，分别是MacBook Air、13英寸的MacBook Pro和Mac Mini。它们看起来基本与上一代产品相同。

然而这些新品完全用苹果自主研发的M1芯片取代了英特尔处理器。周二的这场发布会标志着苹果笔记本和台式机将放弃已经使用了15年的英特尔处理器，这也将成为半导体行业的一次重大转变。在双十一这场发布会之前，Mac 是苹果唯一一条，还没用上自家处理器的产品线。

换芯并非易事，它不仅涉及到底层架构转移、系统重写的问题，还需要考虑大量第三方软件的兼容性。2005 年，苹果抛弃摩托罗拉，从 PowerPC 投奔至英特尔怀抱时，就已经经历过一次这样的苦差事。当时最新的POWER PC G5处理器发热巨大，功耗表现极其糟糕，根本无法搭载在MacBook上，最终，苹果因自家处理器的性能和功耗不理想，被迫放弃了与IBM、摩托罗拉共同研发的POWER PC处理器，转投英特尔的怀抱。整个迁移时间耗费了苹果 4 年，以第一代 MacBook Pro 为起点，直至首个不支持 PowerPC 架构的 OS X 系统 Snow Leopard 为止，苹果才完成了 Mac 软硬件向 X86 架构的完全转移。

在过去的14年中，苹果依靠英特尔制造的处理器为其MacBook笔记本和Mac台式计算机提供核心动力，而在今天，它将开始发售搭载与iPhone和iPad相同ARM处理器的个人计算机。苹果首席执行官蒂姆·库克（Tim Cook）在今年夏天宣布这项新计划时曾表示，苹果对Mac的发展愿景，一直是“拥抱突破性的创新，并勇于做出大胆的改变”。他补充说，苹果研发的芯片将为计算机带来“全新的技术”和“行业领先的性能”。Mac将第四次改变处理器架构，而每次作出变革，Mac都会变得更强大，功能更先进。 对于苹果来说，这一刻已经等待了14年。

M1 芯片，是苹果第一颗专门为 Mac 打造的芯片，也是 Mac 平台第一款基于 ARM 架构的芯片。它不再是单纯的 CPU 处理器，而是和 iPhone、iPad 的 A 系芯片，以及 Android 手机中常见的骁龙芯片一样，采用了 SoC 封装技术。这意味着，它是把 CPU、GPU、内存等多个模块全部整合在一起，从而实现更高的集成度，也有利于电脑内部空间的释放。

苹果已经先行公开了一部分芯片细节。首先在工艺方面，M1 和 A14 一样，都是基于最新的 5nm 制程，但相比 A14 的 6 核心设计，M1 则采用了「4+4」大小核组成的 8 核 CPU，以及 8 核心的 GPU，高达 160 亿的晶体管数量，也比 A14 要多出 35%。

单纯看架构，苹果这颗 M1 其实和之前衍生版 A 系芯片十分类似，比如说早前 用于 iPad Pro 上的 A12X/A12Z，之于 iPhone 的 A12，也是靠增加 CPU/GPU 的核心数来提升性能。从这点来看，M1 与 A14 确实也会有不少联系。​但既然是用于 Mac 平台的芯片，M1 显然也会获得比 A14 更好的散热条件，再加上一、二级缓存大小的变化，和高带宽的使用，往往也预示着更出色的性能释放。

在发布会上，苹果强调了 M1 芯片的「每瓦时性能」优势，同时也和业内主流笔电处理器做了对比。其中在 10W 功耗下，M1 的 CPU 性能是竞品 PC 处理器的两倍，而且 M1 仅需使用四分之一的功耗，就能匹敌竞品 PC 处理器的峰值性能。

GPU 的情况也类似，同样是 10W 功耗下拉开两倍的性能差，而且也在更低功耗下实现了同等的性能水准。

在性能提升之余，苹果还专门提到了 M1 芯片的「统一内存设计」。

传统 PC 中，CPU 和 GPU 的内存在物理上是相互独立的，这就导致某些共享数据需要在两个内存池做一次交换和分配。

但本次 M1 芯片采用了和 iPhone 等其他苹果设备类似的「统一内存设计」，其实就是让 CPU 和 GPU 共享同一个内存池，不仅可以让数据共享更为高效，降低延迟，同时也能更加省电。

而 16 核的神经网络引擎，则和之前 A14 的架构类似。我们在之前的文章中也提及，近几代 iOS 系统已经有很多功能离不开机器学习，比如说图像合成、图库分类乃至是电源管理等，背后都有类似技术的参与。

如今，机器学习移植到 Mac 端的价值也是如此，有了 M1 芯片的硬件级支持，像是改善电脑照片的合成速度，提升语音识别的准确性等，都可以为 Mac 所用，各种由 iOS 平台移植过来的 APP，也可以在 Mac 平台上用上机器学习技术。

剩下的特性也很简单，无非就是对 USB 4、PCI 4.0、NVMe 存储等特性的支持，以及苹果专门的编码、解码引擎，和安全隔离区技术等，其实有不少都已经在苹果的 T2 芯片中出现过了。

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其中，专用编解码引擎将会显著改善 Final Cut Pro 这类苹果第一方视频编辑应用的运行效率，提升幅度也是倍数级的；而安全区则是将苹果一贯重视的隐私保护，沿用到 Mac 上。

苹果表示，未来的应用程序开发人员开发一个应用程序，就可以将其推送到所有设备，而仅仅需要根据设备的不同适配键盘、鼠标或触摸手势的操作接口。

其结果，将可能进一步模糊计算机与手机、平板等设备之间定义的界限。这些变化已经在苹果最新的操作系统macOS11 BigSur身上悄然体现，新的Mac操作系统与iPhone上的iOS操作系统拥有很多相似的外观、图标和声音。

有市场分析师表示，操作现款Mac电脑，给人感觉与操作PC电脑没有什么不同。而在未来，Mac的操作将更像iPhone，我们将可以像使用iOS设备一样使用Mac。

在应用程序方面，苹果表示，向新芯片的过渡可能会有些坎儿，首先是基于X86处理器的应用程序向ARM平台过渡的问题，开发人员会尽快更改应用程序的编码方式以适配新的设备。同时，苹果会像过去三次更换处理器架构时一样，在新操作系统内置官方虚拟机（2005年，苹果在MacOSX 10.4.4中内置了Rosetta虚拟机，可以将PowerPC处理器代码动态转换为Intel处理器代码，从而大大简化了向X86的过渡）。

我们现在使用的大多数软件，包括网络浏览器，照片和电影编辑软件，甚至包括微软的Office办公套件，都将在第一时间就可以在新Mac计算机上使用。

在硬件方面，苹果未来的MacBook笔记本和Mac台式机在外形上的变化可能比过去任何时候都大。ARM精简指令集的高执行效率和低发热量使得iPhone和iPad仅需要热管就可以压住正常的散热。如果苹果公司能够在其Mac上实现同样的散热效果，那么占用机箱内部空间、迫使笔记本电脑变厚的散热风扇可能会从此消失。

在价格方面，苹果改用自研芯片而非采购英特尔芯片的另一个好处在于，当一个公司拥有苹果这样的体量时，用自己的生产线制造自己的产品通常会更便宜。通常来说，处理器的价格占到笔记本电脑成本的20％。

现在，新一轮革命开始了。通过将所有设备使用相同的芯片以及通用操作系统平台，苹果将建立涵盖其台式机、笔记本电脑、机顶盒、平板电脑、手机和智能手表的强大生态圈。