Настоящее и будущее процессоров Mac: PowerPC ▸ Intel x86 ▸ ARM?

После того как Apple использовала в первом iPad процессор A4 собственного изготовления, поползли слухи, что в будущем компания может отказаться от процессоров Intel в Маках и перейти на ARM-архитектуру. В этом есть свои преимущества, однако, такая миграция чревата множеством последствий, которые Apple будет необходимо преодолеть. Стоит ли овчинка выделки?

Почему современные Маки работают на процессорах Intel

Начиная с 2006-го, все новые компьютеры Apple работают на процессорах архитектуры х86 в связке с GPU от Nvidia или AMD (или встроенное графическое ядро Intel в моделях начального уровня). Благодаря Open GL, ПО Маков может взаимодействовать с графическими процессорами различной архитектуры, что позволяет Apple без проблем менять поставщика графики.

После перехода на процессоры Intel, Apple выпустила еще два мажорных релиза OS X, в которых была реализована поддержка старой (PowerPC) и новой (х86) архитектуры, но вышедший в 2009-м Snow Leopard работал только Маках с процессорами Intel.

Чем переход на ARM отличается от перехода на Intel с PowerPC

В период с 1994-го по 2005-й, все программное обеспечение для Mac OS было «заточено» исключительно под работу на процессорах PowerPC, архитектура которых кардинально отличалась от x86. Еще раньше, на протяжении предыдущих десяти лет, Маки работали под управлением процессоров Motorola, которые назывались 68к (68000, 68020, 60030 and 68040).

Первая смена архитектуры была вызвана стремлением перейти на более современные и производительные процессоры с поддержкой 64-битных вычислений. Благодаря производительности PowerPC, намного превосходящей 68к, он мог легко выполнять эмуляцию существующего кода.

Второй переход Apple, с PowerPC на Intel, уже не выглядел таким большим шагом вперед. Производители чипов PowerPC (IBM и Motorola/Freescale) фактически оставили рынок ПК, «играя эпизодические роли» в нишах автомобилестроения и игровых консолей. Apple была их последним клиентом, но в год компания продавала менее 4 миллионов своих компьютеров.

А вот на рынке Windows-ПК кипела жизнь, все компьютеры использовали архитектуру Intel x86 или совместимые аналоги от AMD. Перейдя с PowerPC на Intel, Apple покинула тонущий корабль и выбрала развивающуюся экосистему, где за счет больших объемов производства инновации и технологии развивались очень быстро.

Однако доступная архитектура x86 была, по сути, шагом назад. Ведь на то время все процессоры Intel были 32-битными, тогда как PowerPC, которые Apple использовала в своих PowerMac G5 начиная с 2003-го, поддерживали 64-битные вычисления. Лишь в 2006-м, когда Intel представила линейку Core 2, Apple вернулась к 64-битным процессорам в своих компьютерах.

Были в переходе на архитектуру Intel и другие недостатки, но они покрывались высокими темпами развития, обусловленными большим рынком. На тот момент процессоры Intel были немногим мощнее PowerPC, но их производительности хватало для эмуляции большей части кода, написанного для PowerPC. Это стало возможным благодаря технологии Rosetta, которую Apple выкупила и доработала, чтобы сгладить сложности перехода на новую платформу.

Кроме того, смена архитектуры на х86 означала возможность запуска Windows (Linux и других x86 ОС). Это значительно расширяло потенциальную аудиторию, привлекая к покупке Mac пользователей, у которых была необходимость запускать специфические Windows-приложения. Boot Camp позволял устанавливать Windows второй системой на диске, а сторонние приложения давали возможность запуска программ Windows прямо в среде OS X. Оба способа были значительно быстрее простой эмуляции кода Windows на PowerPC, которая была единственной возможностью, доступной Mac-пользователям до перехода на процессоры Intel.

Чем Apple может быть интересен уход от процессоров Intel

Экономия средств

Основной причиной, по которой Apple могла бы рассматривать возможность создания Маков без использования процессоров Intel — это высокая цена последних. Чипы Intel слишком высокотехнологичные и достаточно сложные для копирования, поэтому они вне конкуренции и позволяют Intel взимать за них такую высокую цену.

Сложно определить точную цену, которую платит Apple за процессоры Intel. Аналитики из IHS iSuppli считают, что Intel Core i5, используемые в Microsoft Surface Pro, в 4–5 раз дороже ARM-чипов в Surface RT. Процессоры A6 для iPad, по их мнению, обходятся Apple в 25 $ за штуку, тогда как чипы Intel, использующиеся в Маках, стоят 180–300 $. Идеи, что Apple могла бы заменить 200-долларовые чипы Intel на один или два 25-долларовых и породили слухи о возможности перехода компьютеров Apple на ARM-архитектуру.

Однако такое сравнение не совсем корректно, ведь современные ARM-процессоры значительно уступают в производительности чипам Intel Core i5 даже начального уровня. Между вычислительной мощностью процессоров Intel и самых быстрых ARM-процессоров лежит целая пропасть — это доказал эксперимент Microsoft по портированию Windows для ARM-чипа Surface RT.

Apple по силам создать более производительные ARM-процессоры

Apple активно наращивала вычислительную мощность своих процессоров серии Ax, благодаря финансированию за счет экономии на объемах производства. Каждый год компания продает около 70 миллионов iPad и почти 170 миллионов iPhone.

В этом году Apple могла создать еще более мощные чипы A8, если бы не ограничения, диктуемые толщиной корпуса, ограниченным размером батареи и проблемой теплоотвода в iOS-устройствах. Компания ясно дала понять, что при проектировании А8 главным приоритетом была энергоэффективность, которая так важна для iPad Air 2 (имеющего меньшую батарею, чем у предшественника), чтобы оставить автономность устройства на прежнем уровне.

Mac mini и даже MacBook Air гораздо меньше скованы ограничениями энергоемкости и теплоотвода, что позволило бы Apple увеличить рабочие частоты процессоров, количество ядер или добавить в них другие аппаратные средства, снабдив большими объемами памяти и кэша.

Учитывая все эти обстоятельства, Apple может быть заинтересована даже в создании какого-нибудь нового специфичного Mac, работающего на ARM-процессоре, который по производительности будет не так далек от бюджетных настольных процессоров. Ведь сейчас ARM уже обходит мобильные чипы Intel x86.

До перехода на процессоры Intel, Apple производила около 4 миллионов Маков в год. На данный момент ежегодные объемы производства Mac составляют почти 20 миллионов, примерно такое же количество iPad компания продала за первых четыре квартала. Изначально Apple рассматривала возможность использования в iPad чипов Intel Atom, но отказалась от этой идеи в пользу ARM.

Создание собственной технологии кремниевых ИС

Исходя из того, что Apple использует оптимизацию чипов, применяемых в iOS-устройствах, можно предположить интерес компании также и в оптимизации процессоров для Mac. Она может убрать неиспользуемые наборы логики и внедрить дополнительные, чтобы реализовать на аппаратном уровне шифрование, обработку аудио или декодирование видео.

Использование единой архитектуры в Маках и iOS-устройствах может значительно упростить применение аппаратных и программных средств, а также перенос API и другого ПО между системами.

Более того, при разработке проприетарных технологий, используемых только в Ах-процессорах, все инвестиции Apple останутся внутри компании и принесут прибыль исключительно ей. Сейчас же, покупая процессоры у Intel, Apple косвенно делает вклад в развитие всей ПК-индустрии. Intel создает новые поколения процессоров, которые доступны для всех, а расходы на их разработку снижаются за счет объемов производства, обеспечиваемых Apple.

Учитывая не самые впечатляющие успехи Intel в мотивации ПК-производителей к созданию ультрабуков, клонов Mac mini и планшетов на Android Atom, потеря такого клиента как Apple будет иметь катастрофические последствия не только для Intel, но и для всех, кто использует процессоры на архитектуре х86.

Что удерживает Apple от перехода на ARM

Аpple сделала шаг в сторону Intel по разумным причинам. В 2006-м у неё не было серьезной команды для разработки чипов, а также достаточного капитала для развития собственной технологии их создания. Intel уже сделала эту работу и покупка готового решения не только имела смысл, но и была лучшим из тех немногих вариантов, доступных Apple на то время.

Несмотря на то что сейчас Apple является одним из ведущих производителей мобильных процессоров и имеет 150-миллиардный капитал, позволяющий реализовать самые амбициозные проекты, использование чипов Intel все еще имеет смысл по ряду причин.

Существующие технологии и возможности Intel

На сегодняшний день Intel владеет ведущей в мире технологией по изготовлению процессоров и имеет потрясающие производственные возможности, соответствующие запросам Apple. Оставаясь клиентом Intel, Apple получает не только их, но и будущие разработки производителя чипов, в которые он инвестирует средства, чтобы оставаться самым передовым производителем процессоров в мире.

Крупные заказы дают Apple приоритеты выбора чипов, а также скидки за счет больших объемов. Прибыль компании, которую она получает с каждого проданного Мака просто недостижима для ПК-производителей, даже с учетом немалой стоимости процессоров Intel.

Для Apple не существует полумер, на которые могут пойти другие производители, она выбирает только самые передовые технологии. Компания покупает лучшие LCD-панели, использует лицензированный шрифт Helvetica. В то время как Microsoft и Google применяют низкокачественные дисплеи, копии Helvetica, а также не используют в своих продуктах сканеры отпечатков пальца, по причине их высокой стоимости.

Потеря AMD как поставщика

Уйдя от Intel, Apple может потерять потенциального поставщика х86 совместимых видеочипов AMD.

Сейчас компания закупает GPU как у AMD, так и у Nvidia, выбирая лучшие из доступных решений в зависимости от новых технологий и цены. Благодаря OpenGL смена вендора видеочипов не вызывает сложностей.

Apple не играла на руку AMD в их противостоянии с Intel, но теоретически могла бы — в случае если Intel допустит ошибку и AMD удастся создать более доступный и превосходящий конкурента процессор, способный выполнять х86-код на Маках. Уход Apple от Intel к ARM-процессорам исключит даже эту теоретическую возможность сменить чипы Intel на более дешевые AMD.

Сомнительная экономия при частичном переходе на ARM

Apple сейчас не сможет заменить Intel-процессоры на ARM во всей линейке Маков, особенно в топовых семействах и модификациях MacBook Pro и Mac Pro, а ведь это именно тот сегмент, с которого компания получает большую часть своей прибыли и благодаря минимальной конкуренции сохраняет лояльность сообщества.

Если Apple выпустит всего одну новую модель Mac, работающую на архитектуре ARM, это уменьшит ее зависимость от Intel, но также и увеличит затраты на покупку процессоров для х86-Маков за счет уменьшения объемов. Таким образом, частичный переход на ARM ничего не даст Apple в плане экономии.

Сам факт создания ARM-Мака не гарантирует его популярности. Microsoft уже делала попытку портировать Windows на ARM, но привлечения новой аудитории это не дало. Два года были потрачены впустую, если не считать результатом ухудшение отношений с Intel. Процессорный гигант отреагировал анонсом поддержки Android и Meego/Tizen, потратив миллиарды долларов, субсидированных производителями планшетов, на внедрение Atom, которое было направлено на ту же цель, что и у Microsoft с ее Surface RT — значительное расширение рынка.

Разумеется, Microsoft не собиралась экономить и основной причиной использования ARM было стремление к увеличению энергоэффективности по сравнению с настольными и мобильными альтернативами от Intel. Но эти прекрасные начинания были на корню зарублены суровой реальностью — существующие Windows-приложения не могли работать на архитектуре ARM.

У Apple есть большой опыт в переносе ПО на новые архитектуры. Компания доказала, что может одновременно поддерживать различные аппаратные платформы, но несмотря на это, всегда старалась завершать такие переходы быстро, чтобы привести всё к единому стандарту и избежать проблемы фрагментации аппаратных средств.

Большие риски

В довершение к финансовой стороне вопроса, разработка ARM-чипов для Mac может вызвать дополнительные проблемы, например, осложнения и замедление развития мобильных процессоров, использующихся в iPhone, iPad и других новых продуктах.

Продажи мобильных устройств Apple составляют большую часть ее прибыли. За прошлый год компания продала 244 миллиона iOS-устройств и всего лишь 18,9 миллиона Маков. Переход на ARM-архитектуру неизбежно вызовет изменение приоритетов развития мобильного сегмента и теоретически может позволить конкурентам выбиться в лидеры. Вряд ли у Apple есть сотни свободных инженеров, сидящих без дела, чтобы распылять усилия команды разработки ARM-чипов на два различных направления.

Отдаляясь от ключевого поставщика, Apple также может смутить существующих клиентов и рискует бросить тень на свое имя. Когда Microsoft представила Surface RT, она потеряла доверие клиентов, поскольку «бескомпромиссный Windows-компьютер» фактически не мог запускать приложения Windows и имел ограничения, связанные с производительностью ARM-процессоров. У потенциальных покупателей ARM-Маков будут еще большие запросы и ожидания от нового продукта Apple.

Несовместимость с архитектурой х86

У Apple есть большой опыт в портировании собственных ОС, фреймворков, приложений и инструментов разработки на новые архитектуры. Компания перенесла Mac OS с 68к на PowerPC, портировала ПО NeXT с Intel на PowerPC, да и iOS, по сути, является адаптированной под мобильные реалии OS X.

Apple определенно знает, как создать ARM-версию OS X и при необходимости сможет предоставить разработчикам инструменты, которые помогли бы им пересобрать свои приложения для Маков на архитектуре ARM, но для этого потребуется много труда и значительные усилия от самих разработчиков. Затраты и издержки, связанные с созданием портов приложений, могут не оправдать ожиданий, особенно если Apple будет продавать в год менее 20 миллионов Маков.

Опыт Apple TV

Как и Surface RT, Apple TV можно рассматривать в качестве недавнего примера смены архитектуры. Оригинальная версия Apple TV, продававшаяся с 2007-го по 2009-й, была фактически урезанным Маком с х86-процессором Intel и графикой от Nvidia, работающим на модифицированной версии OS X.

В 2010-м Apple представила второе поколение ТВ-приставки, работающее под управлением iOS на собственном процессоре A4, имевшем встроенную графику. Этот переход, который повлек за собой полный редизайн аппаратной архитектуры, позволил снизить цену продукта с 299 $ до 99 $.

Но Apple TV весьма специфический пример — приставка выпускается в относительно малых объемах и не приносит большой прибыли компании, к тому же в ней нет сторонних приложений, а значит и проблем с их адаптацией. Ее переход на iOS и ARM был достаточно простой задачей. С ценой в 300 $ у Apple TV просто не было шансов на рынке, но когда она снизилась до 99 $, приставка стала очень хорошо продаваться, принося Apple около миллиарда долларов в год (включая медиаконтент, увеличивающий ее продажи). В 2010-м у Apple появился источник отбракованных чипов А4 (а затем и А5), которые не годились для iPad, поэтому Apple TV стала идеальным кандидатом для перехода ARM-архитектуру.

Не стоит ждать ARM-MacBook в ближайшем будущем

Вопрос перехода традиционных Маков на ARM-архитектуру состоит не в том, сможет ли Apple заменить Intel, а скорее в том, будет ли это коммерчески выгодно.

Если Apple действительно решит представить сверхбюджетный MacBook Air «нетбучного формата», то ей проще будет отказаться от дорогих Core i5 чипов и создать недорогой продукт, работающий на iOS или урезанной версии OS X. Такой MacBook занял бы место рядом с Surface RT и «хромбуками» от HP и Samsung, работающими на ARM-чипах от Samsung.

Однако, на данный момент слишком мало убедительных доводов, которые бы доказывали, что Apple заинтересована в продаже ноутбуков с небольшой производительностью. Сейчас продается рекордное количество Маков в ценовой категории 900–3000 $, кроме того существует iPad, покрывающий более бюджетный диапазон от 200 до 800 долларов.

Несмотря на то что по итогам прошлого года продажи iPad снизились на 4%, нельзя сказать форм-фактор планшета теряет популярность и нуждается в замене. На самом деле, всё выглядит так, как будто Apple сделала из пользователей iPad потенциальных покупателей Mac, а это уже намного больший успех (и прибыли), чем мотивация пользователей Mac к покупке iPad.

И все же технологическая индустрия постоянно находится в движении и часто привычные устои рушатся новыми продуктами, которые стоят и делают меньше, чем существующие. Доказательством этого может служить iPhone, который умел значительно меньше, чем существующие на тот момент смартфоны, а также iPad и Apple TV, лишенные функций, которые были в предшествовавших им планшетах ТВ-приставках. Apple просто отсекла «нужные» фичи и создала тем самым новые, доступные и привлекательные категории продуктов.

Создавая Mac на базе ARM-процессора, Apple может сильно дискредитировать собственный бизнес премиальных компьютеров. Теоретически, компания могла бы создать недорогой MacBook, скажем, для сферы образования, но это слишком маленький рынок, который сейчас пресыщен «хромбуками» Google.

Через год или два обстоятельства могут измениться. Вполне возможно, что Apple достигнет точки развития, когда премиальный бизнес Mac будет сложно расширять дальше. За это время компания может разработать технологию, которая позволила бы ей создать ARM-процессор вплотную приближающийся по производительности к Intel, но имеющий более низкую цену. Apple могла бы создать аппаратную поддержку эмуляции x86-приложений, минимизировав тем самым затраты и ускорив переход на ARM.

Пока у Intel не предвидится больших прорывов в развитии x86-процессоров, так что для Apple может быть более разумным инвестировать в разработку и развитие собственных современных ARM-чипов (или даже совершенно новой архитектуры) для настольных компьютеров и ноутбуков.

В целом создается впечатление, что рынок традиционных компьютеров и ноутбуков остановился в развитии. Apple расширяет свою долю среди компьютеров премиального уровня и у нее есть все шансы, развить эту тенденцию не внося радикальных изменений в Маки. Компания может использовать свои огромные, но все-таки ограниченные ресурсы для более выгодного вложения, чем замещение Intel как поставщика процессоров для нескольких миллионов Маков. По крайней мере, в течение следующих нескольких лет.

(via)