1976-2021 45年蘋果電腦CPU之變遷

EETOP· 2020-05-07
本文來自 今日頭條 ,作者 EETOP

蘋果電腦誕生于1976年,到現在已經由44年了。我們知道在1981年IBM推出PC機時就一直采用x86架構的CPU,不斷迭代,從第一代8088一直到現在為數眾多X86高性能處理器。而蘋果電腦與x86 PC機不同,CPU架構一直在變,最新消息是在明年(2021年)蘋果筆記本電腦即將采用其自研的Arm架構處理器。接下來我們為大家初略的盤點一下這40多年來蘋果電腦所用到的CPU架構有哪些?

6502 時代

1976 年,史蒂夫 喬布斯、史蒂夫 沃茲尼亞克和羅 韋恩三人創立了蘋果電腦公司并推出了首款產品 Apple I ,售價 500 美元。這部電腦在今年看上去就像是復古手工打字機,并且絲毫看不到任何精湛的工業設計等蘋果元素。不過即使如此,它也標志著,一個傳奇公司開始影響我們整個時代。

1976-2021 45年蘋果電腦CPU之變遷
Apple I(1976)
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Apple II(1977)

Apple I,II,III采用了相同的處理器

  • CPU型號:MOStek 6502/A

  • 主頻:1 MHz (Apple III 采用6502A,主頻2M)

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6502(及其后來的變種)取得了巨大的成功,成為Apple I、AppleII、Apple II Plus、Apple IIe、Acorn Atom、BBC Micro、Atari 400、Atari 800、Atari2600等數十種計算機的CPU。除了個人電腦,6502還被用于數十億其它設備,包括電子寵物和80十年代風靡一時的任天堂紅白機用的也是這款CPU.。甚至到了21世界依然有產品在使用,比如金遠見公司于2001年開發一款風靡全國的文曲星電子詞典的CPU用的也是6502。

68000 時代

68000 系列CPU為摩托羅拉的所研發,用于與英特爾X86系列來競爭。

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Lisa(1983)

蘋果從 Lisa系列開始采用68000 處理器,1983 年 Lisa 作為世界首款圖形化電腦問世,售價高達 9998 美元。Lisa 的出現奠定了 Macintosh 的形態和操作系統的發展方向。

與此同時,蘋果在個人電腦業務遇到新興的競爭對手。他們之中份量最重的是電腦業的“頭號人物”——IBM。IBM的IBM-PC型電腦,裝有Intel的新型處理器:Intel 8088。

CPU型號:Motorola 68000 16位

主頻:5MHz

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Motorola 68000
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Macintosh(1984)

Lisa過于昂貴的價格(10,000美元)和缺少軟件開發商的支持,使蘋果再次失去獲得企業市場份額的機會。Lisa在1986年被終止,余貨被埋在猶他州的垃圾堆填區。幸好蘋果在1984年推出了Macintosh,Macintosh 的上市標志著一個蘋果時代的開始。其操作系統延續 Lisa 的圖形化設計,雖然仍是個黑白系統,但光標、窗口等元素一應俱全,對之后的桌面操作體系起到了跨時代的巨大意義。同時也推出了 Macintosh 128K、Classic、LC 等多個版本,直到 1990 年。

Macintosh 采用摩托羅拉68000系列,包括:68000、68020、68040等。

最后一代采用68040 處理器的Macintosh LC 630 在1996年4月13日正式停產。

68040 為32為處理器,由摩托羅拉在1989年推出,相當于英特爾的80486,在1990年發布了它是后繼68030和之后是68060,沒有68050。最快的68040處理器的時鐘頻率為40 MHz。

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Motorola 68020
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Motorola 68040 裸片

Power PC時代

POWER是1991年,Apple、IBM、Motorola組成的AIM聯盟所發展出的微處理器架構。PowerPC是整個AIM聯盟平臺的一部分,并且是到目前為止唯一的一部分。

PowerPC的歷史可以追溯到早在1990年隨RISC System/6000一起被介紹的IBM POWER架構。該設計是從早期的RISC架構(比如IBM 801)與MIPS架構的處理器得到靈感的。

1990年代,IBM、Apple和Motorola開發PowerPC芯片成功,并制造出基于PowerPC的多處理器計算機。PowerPC架構的特點是可伸縮性好、方便靈活。第一代PowerPC采用0.6微米制程,晶體管達到單芯片300萬個。

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蘋果公司在1994年推出了第一代Power Macintosh臺式機,型號為6100、7100、8100。嚴格講這幾部機器只是將原先使用Motorola 68040中央處理器的機種換成使用 PowerPC,例如Power Macintosh 6100跟Centris 610的機殼幾乎一模一樣,而且當時 PowerPC 本地碼的軟件極少(甚至連系統軟件都不是百分之百的PowerPC 本地碼),所以自帶于這些機器里面模擬器(可以模擬68020)就讓這些機器可以運行多數為Motorola 68000系列處理器所撰寫的軟件,速度并不會比前一代使用68040處理器的機器慢。不過因為自帶模擬器并不能模擬浮點運算,所以一些要求浮點運算的軟件只好利用浮點運算模擬軟件來運行,效率極差。不過多數的軟件很快推出PowerPC 版本。

Power Mac G5是蘋果最后一代PowerPC處理器臺式機,與2004年推出,性能十分強大!最高配采用了2GHz IBM PowerPC 970處理器。

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Power Mac G5(2003)

Power Mac G5 采用了充滿未來感的塔式設計,同時超酷的陽極氧化鋁機箱再次彰顯了蘋果強大的工業設計能力。機身的設計即使放在今天也仍然不過時,并且它對日后的 Mac Pro 系列產品產生了深遠的影響,它的問世標志著蘋果系列產品開始走向成熟,確立了精干、簡練、強大的產品設計理念。

x86時代

采用PowerPC處理器十年之后,在2005年,蘋果突然完全放棄了PowerPC 處理器,轉向了英特爾的X86處理器。

蘋果做此決定的原因很簡單,純粹是因為 IBM 在消費級處理器上 —— 尤其是筆電的 —— 已經無法和英特爾競爭了。PowerPC 處理器性能上有很大的潛力,但它們發熱量大,能耗也很大,這對于筆記本電腦來說是致命的。更重要的是,IBM 的反應速度一向很慢,喬布斯認為蘋果需要更快得到有競爭力的芯片,越早越好。

關于蘋果采用X86的機型我們就不做過多講述,這里簡單介紹一下為什么蘋果可以在兩個架構完全不同的CPU之間實現成果轉型。

從一個硬件平臺轉移到另一個并不簡單。事實上蘋果是唯一一個非常成功地完成這樣的轉型的公司 —— 值得注意的是,這已經是第二次了。早在上世紀九十年代中期的時候,蘋果就從摩托羅拉 68000 處理器轉移到了 PowerPC 平臺。這次轉型也很成功,但在意義上和第二次相比就小了許多。

蘋果為此開發了一種新技術,取了個恰如其分的名字叫 Rosetta,它能夠充當一種翻譯器的角色,將基于 PowerPC 的代碼轉換,讓基于英特爾的 Mac 能夠運行它。

Rosetta 集成在 Mac OS X Tiger 中,完全的后臺運行,悄無聲息地完成代碼轉譯的工作。結果非常神奇,大部分的軟件根本不需要開發者自己去修改代碼,一樣能夠在新系統中運行。

當然了,并不是所有的 PowerPC 軟件都能夠在它的幫助下兼容英特爾架構。部分軟件的代碼庫太過復雜,難以自動轉譯和模擬。舉個例子,Adobe 的 Creative Suite 2 就是這樣的存在。一直到了 2007 年,Adobe 才推出了基于英特爾 Mac 的 Creative Suite 版本。

蘋果從PowerPC平臺轉換到Intel平臺花了相當長的時間,從2005年轉換開始到2009年可以算作第一階段,逐步將用戶和應用程序向X86架構遷移,到2011年才基本放棄PowerPC架構的維護。

  • 2005年7月6日,蘋果宣布進行平臺轉換,并向部分開發者提供開發者轉換工具(Developer Transition Kit),同期發布的Xcode 2.1支持生成通用二進制(universal binaries)格式的應用程序。

  • 2006年1月,蘋果發布15寸Macbook Pro和Intel處理器的iMac。

  • 2006年1月~3月,iWork 06,Logic Pro 7.2,Final Cut Pro 5.1以通用二進制形式發布。

  • 2006年4月,Firefox 1.5.02以通用二進制形式發布。同月,蘋果推出BootCamp,使Windows XP可以運行在Intel處理器的Mac電腦上。

  • 2006年6月,Opera 9.0以通用二進制形式發布。

  • 2006年8月,蘋果發布Intel處理器Xserve,完成產品線的轉換。QuarkXPress 7.0以通用二進制形式發布。

  • 2007年3月,Adobe CS 3以通用二進制形式發布。

  • 2007年10月,Mac OS X 10.5發布。這是最后一代可以安裝在Power PC處理器上的Mac OS X。同期發布的Xcode 3.0增強了對64位處理器的支持。

  • 2008年1月,Office 2008 以通用二進制形式發布。

  • 2009年8月,Mac OS X 10.6發布。10.6以及更新版本的Mac OS X無法安裝在Power PC處理器的蘋果電腦上,但仍然提供Rosetta轉譯器使用戶可以繼續使用為Power PC處理器編譯的軟件。

  • 2011年3月,Xcode 4.0放棄了對PowerPC處理器的支持。

  • 2011年7月,Mac OS X 10.7發布。從這一版本開始無法繼續使用Rosetta轉譯器(同時該版本取消了對32位X86處理器的支持)。

  • 2013年8月,蘋果結束對PowerMac G5的支持。

Arm時代(即將開啟)

蘋果目前正計劃于2021 年開始銷售搭載自家處理器的Mac 電腦。此外,蘋果也藉由當前開發新一代iPhone A14 處理器的基礎,也正在開發3 款預計運用在Mac 上的處理器。消息人士表示,第一款Mac 筆電專用的蘋果自研處理器,將比當前的iPhone 和iPad 處理器處理速度要快得多。

報導指出,消息人士透露,蘋果準備于2021 年推出至少一款搭載自研處理器的Mac 筆電,而蘋果也預計將從目前的采用英特爾處理器的Mac 筆電中,轉移更多數量的Mac筆電來采用自研的處理器。另外,報導還表示,蘋果新款的自研Mac 筆電處理器將會由長期的合作伙伴臺積電來進行代工,而且會是以先進的5納米制程來生產。只是,包括蘋果、英特爾與臺積電對此事都拒絕做出評論。

實際上,蘋果要自己掌控電腦處理器開發的消息已經傳了多年,將軟、硬件全部抓在手里的做法,將有利于他們更好地發揮產品潛力,并盡可能改善最終的用戶體驗。除此之外,在掌握了供應鏈之后,蘋果也能更好地控制成本和調配資源。蘋果過去靠類似策略在移動市場中獲得的成功,照理說也有不小的希望在電腦上實現。

當然,彭博社也不忘在報道中指出,要想擺脫英特爾并非一件容易的事情。據稱蘋果設計的首批芯片會搭載總共 12 顆核心,其中 8 顆為「Firestorm」高性能核心,另外 4 顆則是更利于控制功耗的「Icestorm」核心。和 iPhone、iPad 所用的組件一樣,這些芯片也都是基于 ARM 而非 x86 架構。以 PC 行業較近的例子 Surface Pro X 來說,轉向 ARM 能帶來更強的續航力和連線能力。但與此同時,ARM 芯片在性能上是難以與 x86 方案匹敵的。因此蘋果的電腦芯片處女作出來之后,也多半不會被用在 MacBook Pro、iMac 或者 Mac Pro 上。過去曾嘗試過英特爾 Core M 芯片、后來基本被 MacBook Air 取代的 MacBook 產品線,感覺倒是有更大的機會。

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