Apple Silicon(苹果自研芯片)| 苹果下一代 Mac 电脑将采用基于 ARM 架构的自研芯片,这将带来那些变化与影响?

Apple Silicon(苹果自研芯片)| 苹果下一代 Mac 电脑将采用基于 ARM 架构的自研芯片,这将带来那些变化与影响?

苹果自研芯片 | Apple Silicon

2020 苹果WWDC开发者大会上,发布了一个震惊计算机行业的消息,苹果将会在未来的两年内放弃使用Intel处理器,采用自研芯片。而且,操作系统架构也将放弃X86,而采用ARM架构!当时候发布这个消息的时候我在老家,也没有多少时间来写一篇关于这个决定将会带来那些改变的文章。所以我将会从我们CG行业这个角度来展开聊,所以,大家在看这个文章前,请先看完上方的 ↑↑↑↑↑   WWDC的视频 ↑↑↑↑↑

为什么苹果要选择自研芯片?我们都知道,随着智能设备的发展,桌面型电脑在发展上不断的萎缩,无论是Mac还是PC都在萎缩!一方面是因为目前移动终端已经完全可以胜任商务办公的需求,而现在依然硬挺的就是游戏与专业应用方面了。专业方面Mac也一直将重点放在了平面、影视剪辑、音乐创作这几个方面。像三维动画、VR等方向MAC一直处于弱势。随着macOS将OpenGL、OpenCL两大图形库打入冷宫,推出了专属于苹果生态的Metal图形库。我那时候已经在预测,苹果可能要彻底打通生态,即:iPhone、iPad、Mac、TV等各终端平台。原因就是因为,Metal图形库并非专为Mac而优化,而是全平台设备都统一使用Metal图形库。

我为什么要写这篇文章?相信和我一样的人很多,全公司是全苹果电脑,或者是非常忠实的苹果用户。就像我一样,我不会因为某一款软件而选择Windows系统(电脑),而是会直接选macOS的软件。也许大多数人会说,用苹果电脑的都是装逼,其实装逼真不用一台苹果笔记本来装。就像我说的一样,我开奥迪A6是因为我喜欢它,并不是因为我买不起宝马。但你说人家开宝马就是装逼?但是开奥迪不比只有一台苹果电脑的人更装逼吗?所以,大家都有自己的喜好,都有喜欢的点。有的人就是喜欢苹果电脑的设计,有的人喜欢苹果的某个特有的应用,比如:FinaCut Pro;而我喜欢苹果的生态,当然也喜欢苹果的设计。因此,我相信很多人关心:iMac、iMac Pro、MacBook、MacBook Pro、Mac Pro后续的一些变化及影响。如果您感兴趣,请认真仔细的阅读本文!希望对您及其他的苹果用户有所帮助!

Apple Silicon(苹果自研芯片)| 苹果下一代 Mac 电脑将采用基于 ARM 架构的自研芯片,这将带来那些变化与影响?

Metal | 苹果自家的图形接口

Metal 提供对图形处理器 (GPU) 的接近直接访问,使您能**程度地发挥 iOS、macOS 和 Apple tvOS app 中的图形和计算潜能。Metal 构建于易用的低开销架构之上,而且提供预编译的 GPU 着色器和精细的资源控制,并支持多线程处理。因此它能更好地支持 GPU 驱动的命令创建,简化支持 Metal 技术的 GPU 阵列的使用方式,并可让您充分利用 Mac Pro 和 Pro Display XDR 的专业级强大功能。

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  • GPU 驱动的计算编码:除了渲染通道,iOS 13 和 Apple tvOS 13 中的 Metal 还能让 GPU 使用间接计算编码来构造自己的计算命令。现在,仅需少量甚或无需 CPU 交互,即可构建及安排采用高级剔除和曲面细分技术的完整场景。改进的光线追踪加速:Metal 性能着色器 (MPS) 将层次包围盒构建迁移到 GPU,从而进一步加快了光线追踪操作。在高度优化的计算和图形着色器基础系列中,MPS 还提供了经过优化的新去噪滤波器。Metal 助力专业 App:专业的内容创建 app 可在 macOS Catalina 上充分利用 Metal 的出色增强功能。借助 Metal 对等体组,可轻松地在 Mac Pro 中的多个 GPU 之间快速共享数据,而无需通过主内存进行传输。此外,CAMetalLayer 的增强功能让您可使用 Pro Display XDR 的高动态范围功能。

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OpenGL、OpenCL 与 Metal:我们不讨论谁好谁坏。其实不是苹果要淘汰OpenGL、OpenCL,而是OpenGL、OpenCL的遗留问题非常多,历史淘汰这是一个迟早的问题。只不过苹果是比较早直接从系统层面不再支持它们而已。这些方面虽然对上网、办公用户来说根本没有什么影响,但对我们这些重性三维动画创作用户来说,这个影响就比较大了。我们要知道,一款三维软件开发都有数10年以上的历史了,它们在最初的开发便是基于调用OpenGL(开源跨平台)开发的,通过这样的方式开发软件可以更快的适配各中操作系统,这边是我们所说的跨平台支持(跨平台:支持Windows、macOS、Linux三种操作系统)。跨平台对开发者来说,比较友好,只要少量的维护工作即可发布到各个平台。

苹果自家的Metal与微软自家的DirectX都是属于同一种东西。它们的共同特点就是不开源,不开源意味着,一款游戏想要发不到两个平台,需要完全不同的两种图形接口的适配,这和完全开发一款游戏没有区别!因此,各大游戏开发商会优先选择系统用户最多的平台开发,至于用户群少的系统就要完全看开发商想不想适配了,如果Windows平台已经完全能够盈利的话,适配其他平台的动力就会小很多了。所以,此次苹果将要Mac平台与iPhone、iPad等生态平台打通就是自建了一个多平台发布的生态!这个我们放在后面讲。

低功耗 + 高性能

上图所示,Notebooks = 上网本;Desktops = 桌面电脑。这是目前计算机芯片(CPU\GPU)的现状。想要Desktops的性能必定需要更高的功耗,想要移动功耗必须要降低,但降低功耗性能就会变低。因此,苹果的野心是想要制作「低功耗但高性能」的芯片。苹果有这个决心是因为它们已经在iPhone和iPad上验证了自己的实力了。最新款的 iPad Pro 跑分居然可以打败高端的Intel CPU,也就是说 iPad Pro 的性能相当于 MacBook Pro 的性能。但苹果的Mac产品是桌面型电脑,是生产力工具!苹果始终没有改变Intel CPU的原因也很简单,那就是软件生态,改变CPU也意味着软件商需要全新适配,苹果其实早就想到这点了。在谈这个之前,我们先谈苹果自研芯片的架构:

ARM(处理器)架构

ARM处理器是英国Acorn有限公司设计的低功耗成本的**款RISC微处理器。全称为Advanced RISC Machine。就是说,苹果自研芯片的话就抛弃了现在主流的X86架构了,X86架构是Intel CPU的架构。其实简单点说,它们之间的不同就是指令集的不同,X86是复杂指令集、ARM是精简指令集!没有好坏之分,只是市场普及度的一个问题而已。很多人说ARM就是垃圾,这是外行。ARM还有超级计算机,服务器呢,这些机型对性能的要求比我们三维制作还要高的多。X86普及度高是因为Intel的垄断造成了,现在AMD已经开始在CPU中集成了ARM的指令集了,大概可以说ARM就是未来CPU研制的一个大趋势。因为它的优点非常明显:ARM可以同时满足「低功耗但高性能」的需求!

SoCs|一体化系统芯片

SoC (System-on-a-Chip 一体化的系统芯片) ,是一种集成电路的芯片,可以有效地降低电子/信息系统产品的开发成本,缩短开发周期,提高产品的竞争力,是未来工业界将采用的最主要的产品开发方式。正如上图所示,苹果的芯片设计将采用 SoCs 进行设计封装。由于基于 SoCs 是系统集成多需求到同一芯片上。彻底摆脱其他芯片(CPU)硬件供应商的各种限制,同时还能保障自己的研发节奏,像发布iPhone一样发布Mac。这才是苹果真正想要的。以往的电脑都是将CPU\GPU进行分离开的,而苹果的芯片将会集成到一起。这会有以下几个改变:

不再需要独立的显存:之前的CPU\GPU分离,这样的好处是大家各司其职,独自对自己计算也进行分离。不过也有**的一个缺点就是:GPU没有权限直接调去内存中的数据,因此GPU都需要自己在显卡内嵌入单独的内容,这便是我们经常说的「显存」!大家使用Blender的时候肯定也发现了,如果场景稍微大点话,就会渲染奔溃,这很大程度就是显存溢出导致的。苹果未来的芯片是不需要独立的显存的,是直接有权限访问系统内存的,这将极大的提升工作的效率(将减少先拷贝到内容,然后从内容拷贝到显存的过程)。大家用Blender渲染的时候,久久不能开始渲染,就是因为显卡正在将内容的东西拷贝到显存。简单点说,苹果的芯片将会直接将CPU\GPU共享系统内容,这将会带来巨大的效率提升!

2023年|Mac Pro

按照苹果的规划,未来的两年内会将全部的Mac产品线过渡到自研芯片。即:2023年,这一改进或许会应用到Mac Pro上。大家要知道,目前顶配的Intel CPU + AMD GPU 的Mac Pro 性能是是否强悍的。起步价为:47900,顶配价为:40万!这或许也为我们说明了一个问题,苹果有实力或已经验证了自己有开发这么高性能芯片的可能!不过这是我目前的猜测,还不能作为事实进行论述。

2020-2021 | MacBook → MacBook Pro:就目前iPad Pro上的芯片,已经可以吊打市面上85%以上的笔记本了。预计2020年底发布的首款搭装苹果自研芯片的 MacBook 或 MacBook Pro,性能绝对不会差!我预计:首款搭装苹果自研芯片的笔记本一定会超越目前所能购买到的 MacBook Pro 的性能!与现在 MacBook Pro 性能一样的或超微差点的就会是 MacBook 或 MacBook Ari。既然Mac的定位要比iPad要高,至少会被iPad的性能会高出一大截!

2020-2021 | iMac → iMac Pro:iMac 实际上与MacBook Pro 的性能差不多,或许或采用同一个芯片进行研发。iMac Pro 的性能需求要更一些,或者说 iMac Pro 至少要满足VR开发这样的任务,当然 iMac 与 iMac Pro 一定可以非常流程的编辑4K的视频,这个阶位的电脑性能定位在视频剪辑、调色等常规专业应用上。当然,在平面设计领域,iMac 即可满足; iMac Pro 估计能够胜任三维建模到渲染的全流程,只不过相较于 Mac Pro 最终阶位的苹果工作站来说, iMac Pro 可能在CPU核心数上会在 12核以内(猜测),Mac Pro会在12核以上(猜测)。

Apple Silicon(苹果自研芯片)| 苹果下一代 Mac 电脑将采用基于 ARM 架构的自研芯片,这将带来那些变化与影响?

软件生态带来的变化

SoC (System-on-a-Chip 一体化的系统芯片) ,是一种集成电路的芯片,可以有效地降低电子/信息系统产品的开发成本,缩短开发周期,提高产品的竞争力,是未来工业界将采用的最主要的产品开发方式。正如上图所示,苹果的芯片设计将采用 SoCs 进行设计封装。由于基于 SoCs 是系统集成多需求到同一芯片上。彻底摆脱其他芯片(CPU)硬件供应商的各种限制,同时还能保障自己的研发节奏,像发布iPhone一样发布Mac。这才是苹果真正想要的。以往的电脑都是将CPU\GPU进行分离开的,而苹果的芯片将会集成到一起。这会有以下几个改变:

iOS iPadOS App → macOS App:根据苹果官方的说法,在今后的 macOS系统(电脑操作系统)中可以直接运行 iOS(iPhoen手机) iPadOS(iPd排版)的 App,不过**搭载苹果自研芯片的Mac。这就意味着上百万优秀的手机应用程序将马上可以在Mac中运行。或者借助苹果的编译程序,稍加适配即可完全成为一款Mac的专业应用程序。因此,在程序数量上我们根本不要担心什么!其次,就算手机、平板的程序没有适配macOS,照样可以运行,这将极大的刺激原来的苹果生态开发者,也会刺激其他开发者进驻苹果生态!

macOS App → iOS iPadOS App

很少人会谈论这点,就是苹果生态打通之后,原先基于macOS开发的应用程序,也可以快速的适配到iOS、iPadOS及手表、电视等系统中。这么理解呢?比如:Blender如果愿意花时间进行适配苹果的macOS端,编译发布后即可在苹果手机、苹果平板电脑上安装运行!我就说一个我的设想吧:如果Blender可以安装在iPad上,那么我借助了苹果笔+iPad是不是可以更好的进行纹理的绘制与雕刻?如果这一切成真的话,那将是非常方便的!我相信很多的开发者已经意识到了这点,开发一次全苹果生态发布,这也是极好的不是吗?

macOS big Sur → 触控 + Apple Pencil:2020年9月即将发布的全新苹果电脑操作系统macOS | big Sur,我们可以看到很多iPad、iPhone的影子。我猜测:在今后的 Mac 电脑上支持触控、 Apple Pencil 可能性是极大的。或许,MacBook 可以支持触控、 Apple Pencil, iMac Pro 可能会成为微软 Surface Studio 这样的一体机,既支持触控、有可以使用 Apple Pencil 进行绘画创作、三维纹理绘制、三维模型雕刻。以上仅仅为我个人的猜测,但我认为既有可能会发生!这是我想要的 iMac 产品,它既可以让我进行鼠标操控,也可以把它变为一台数位屏。这需要 iMac 产品重新设计,以目前的姿态来说的话,不现实。不过话说回来,现在 iPad 通过随航已经实现了这一点,我使用 iPad 在 Blender 雕刻,完全没有问题。

Apple Game | 苹果游戏

说实话,这一直是苹果的弱项,不过我觉得以后可能就不是了!以暴雪为例,他们是比较早适配苹果图形接口的游戏开发商,相信过渡适配到苹果自研芯片的生态,很容易!其次,在 iPhone 上火爆的王者荣耀,也可以马上适配到 Mac 电脑上。我前段时间将我的PS游戏手柄轻松连在了iPad、iMac上,玩了一段时间的《极速飙车》,体验上还不错!从种种迹象表明,苹果在游戏领域正在加大支持力度,也从开发者奖励政策上可以看到,苹果正在往游戏这个方向发力!不过,我们也要认清一个现实,多数主流的 AAA 游戏大作,依然依靠的是强大的 GPU 能力,在这个方面英伟达目前依然是主流。英伟达的很多技术是游戏开发商、软件开发商直接调用的。这个生态其实段时间内很难取代!

 

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