蘋果首發ARM架構電腦晶片，將對PC格局帶來哪些影響？

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這兩種作業系統，又劃分出了安卓和蘋果陣營。在PC端，微軟的Windows作業系統和Intel的x86晶片，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系列雖然也採用Intel的x86處理器，卻仍堅持自研的macOS系統，佔據了10%的PC市場，走專業辦公的高階路線。

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。

這一使用者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作業系統來一統移動端和PC的江湖。

微軟早先就嘗試把Windows作業系統嫁接到ARM指令集上，推出了五彩斑斕的Windows Phone，也推出過需要執行在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處理器征戰移動晶片領域，同樣最後無疾而終。反過來，高通也嘗試把驍龍晶片用在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，終於又起波瀾。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釋出會“One More Thing”，重磅釋出了首款基於ARM架構的自研電腦晶片M1，以及搭載M1晶片的三款PC產品。這也是有著36年曆史的蘋果Mac電腦第一次用上了自家研發的晶片，而且還是採用了和iPhone、iPad所採用的A系列晶片相同的ARM架構。

那麼，在Mac系列上推出M1晶片的意義，就不僅僅是要開始和長期合作的Intel官宣“分手”這一層，還等於是要向x86統治下的PC市場“下戰書”了。

那麼，這次蘋果的ARM架構晶片想要挑戰現有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晶片之前，我們其實都很關心一個問題：為什麼蘋果要在這個時候推出一款基於ARM架構的PC晶片呢?

我們知道，蘋果體系的封閉性是出了名的，從硬體到軟體，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產品從基於ARM的PowerPC架構轉向了Intel的x86架構，採用英特爾的奔騰系列讓Mac產品的效能一路飆升，配合著自家的macOS系統，一路高歌猛進，佔據了PC機的高階市場份額。

現在，Intel的處理器碰到了當年PowerPC架構晶片一樣的困境，那就是效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+++製程的迭代而緩慢推進。Intel的差勁表現早已讓追求效能極致提升的蘋果心懷不滿，多次表示要用自研晶片取而代之。

與此同時，蘋果在移動終端上的A系列晶片已經成功推進到了5nm製程，無論是多核的效能水平還是Soc整合能力，都有了超越當前英特爾的CPU核心的能力。

時機已到，這時候蘋果也就不講究什麼“江湖武德”了。為了實現全系列硬體生態的統一閉環，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晶片。

那麼， M1晶片是否有這個實力呢?

我們來看下蘋果給出的M1的效能介紹。簡單來說，M1是蘋果第一款基於ARM架構的5nm工藝的電腦晶片，由於採用了目前最先進製程，擁有高達160億個電晶體，相比新款iPhone所用的A14的118億個電晶體提升了約35.6%，同時也高於麒麟9000的153億個電晶體。M1還是一款高度整合的SoC晶片，將CPU、GPU、NPU和各種連線功能及元件統統集合在一起。

在CPU上，擁有4個高效能大核心和4個高效能小核心，可混合執行以協助處理多執行緒任務，跑分上已經高於Intel 的Core i9處理器。這得益於蘋果在魔改ARM架構上的領先能力，大核心效能突出，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整合了8核心的GPU，兼顧了效能和能效，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影片流等重負載也沒有什麼壓力。根據蘋果公佈的資料，在同等功耗下，M1的GPU效能是其他最新推出的筆記本晶片的GPU效能的兩倍，而在同等性下，M1的功耗只有其他膝上型電腦晶片的1/3。

此外，還有等同於A14晶片的16核NPU，滿足人工智慧算力;同時支援了高達16GB的具有高頻寬、低延遲特性的統一DRAM記憶體體系架構，加快幾個處理器直接的資料共享速度。

具體到產品上，搭配了M1的新款Macbook Air的CPU效能是上一代基於英特爾處理的Macbook Air的3.5倍，GPU則提升了5倍，機器學習效能也提升了9倍。蘋果稱其整體效能超過了98%的PC筆記本。

有了M1晶片的加持，蘋果的MacBook在輕量化之路上又能繼續升級了，效能提升的同時，ARM架構的低功耗優勢盡顯，續航時長又大幅提升。這等於說既超越了x86架構晶片的高效能優勢，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架構的硬體替代的第一步步驟。而原有PC 架構上的作業系統和軟體，才是蘋果換掉ARM架構晶片之後主要面臨的問題。

軟體先行，蘋果做了軟體系統遷移的準備

為一個作業系統更換硬體架構，或者讓新的架構匹配舊的軟體系統，相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，微軟推出了基於ARM架構的Windows RT作業系統，只能預裝在採用ARM架構處理器的PC和平板電腦中，只能跑32位的軟體。

但這一努力操之過急又過於超前，當時既沒有好的硬體產品支援，也沒有除微軟自有軟體之外的軟體生態支援。同時還將PC端作業系統移植到平板電腦上。Windows RT幾經掙扎後，最終還是嘗試一個“寂寞”。

蘋果雖然同樣面臨軟硬體協同的這一挑戰，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”把軟硬體生態都牢牢掌握在自己手中，在謀劃著這次架構轉型之前，就已經把系統和軟體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系統不僅可以流暢執行在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體都已經能夠完美適配執行。Big Sur的基礎架構也經過最佳化，以解鎖M1晶片的實力，包括用於圖形處理任務的Metal和用於機器學習的Core ML等開發者技術。

而為了讓開發者能將原來執行在X86架構晶片之上的Mac應用，更輕鬆地適配蘋果自研的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架構晶片上執行的應用的Universal 2，可以自動將為英特爾處理器編寫的指令轉譯蘋果Arm晶片可以理解的指令，使得蘋果Arm晶片直接能執行原x86平臺應用程式Rosetta 2。

透過這些套件，開發者可以在短時間內將目前x86架構軟體遷移到ARM架構的macOS上面。解決了macOS開發者的後顧之憂，又能讓iOS、iPadOS上面的開發者輕鬆將軟體遷移到macOS上，蘋果的統一軟體生態將最終實現。

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等產品上都採用了相同的Arm架構的晶片，蘋果軟體應用生態將徹底打通，在Mac上也可以直接執行iPhone和iPad的軟體，Mac上的軟體也可以在iPhone和iPad上執行。未來，PC端和移動端的邊界將變得更為模糊，最終直至統一，使用者的體驗將更為一致。一旦蘋果實現全平臺的統一作業系統之後，蘋果的使用者粘性將更高，而那些使用了iPhone的使用者在需要一臺辦公裝置之後將更願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，仍然遇到了一些相容性問題，比如對於一些開發者工具，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要在此後的系統更新中著手解決的問題。

不管怎樣，Mac晶片的架構變革和軟體系統的相容升級，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晶片以及新款Mac的推出，對於現有PC市場格局帶來哪些挑戰?

據我們推斷，搭載自研M1晶片的Mac產品，隨著其產品迭代和軟體系統的完善，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仍然將長期佔據主要市場。一方面，現在x86的優勢仍然非常牢固，Intel的x86晶片在高效能運算機或者執行PC端大型遊戲中仍然有非常強的效能優勢，而Intel一旦突破了14nm製程工藝的瓶頸之後，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端的豐富軟體生態，不是macOS生態短時間內能夠超越的。

不過，蘋果M1晶片的推出，對於ARM架構本身有著更大的激勵和示範影響。

第一個影響是，蘋果所要構建的基於ARM架構的統一軟硬體生態，對於蘋果生態內的開發者，具有很強的虹吸效應。不僅是基於原有x86架構的macOS的軟體要快速進化到新的架構版本，而且移動終端當中的軟體應用也會主動去尋求在Mac上相容的版本。這將使得蘋果帶來多場景下的裝置融合和體驗的一致性，也許未來iPad真正成為相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，將帶給安卓陣營的晶片廠商和PC作業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於驍龍處理器的PC膝上型電腦，可能會重新啟動;微軟也有可能再次動了採用ARM架構晶片開發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以及更多裝置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、呼喚全新融合互動IoT時代，相比較於x86架構，ARM可能才是更好的選擇。

萬物互聯場景下，對於大量裝置之間除了快速通訊的要求之外，必然要求向高資料併發、智慧計算和低功耗方向進化。而ARM由於其基於簡單指令集的特點，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，特別適用於未來人們數字生活的需要。

而x86架構基於複雜指令集，晶片設計複雜，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侷限性。PC作為與萬物互動同樣重要的操作介面，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。