蘋果Mac投入了ARM 的懷抱 MacBook 的ARM 芯片足夠強(qiáng)嗎？

相信大家都已經(jīng)知道，蘋果在最新一場(chǎng)秋季發(fā)布會(huì)中，宣告了全新的MacBook 產(chǎn)品。新 MacBook 換用了蘋果自研的基于ARM架構(gòu)的 M1芯片，蘋果從 X86陣營轉(zhuǎn)向，投入了 ARM 的懷抱。

在傳統(tǒng)觀念中，ARM 是用于移動(dòng)平臺(tái)的架構(gòu)，和桌面的 X86芯片相比，ARM 芯片的能效更高，但性能羸弱。這次蘋果 MacBook 換用 ARM，同時(shí) macOS 11仍對(duì)以往基于 X86 macOS 開發(fā)的軟件兼容，這就讓很多朋友感到困惑——用新的 MacBook 跑當(dāng)前的 X86軟件，到底會(huì)不會(huì)卡?

之前使用 ARM 芯片的 Surface 平板，運(yùn)行 X86軟件效果并不理想，MacBook 會(huì)重蹈覆轍嗎?

這種擔(dān)心是有道理的。在此之前，微軟已經(jīng)做過了這方面的嘗試。微軟推出了使用 ARM 芯片的 Surface Pro X 平板電腦，兼容 X86的 Win10軟件。然而人們發(fā)現(xiàn)，體驗(yàn)并不理想，傳統(tǒng)軟件運(yùn)行起來緩慢遲鈍。換用 ARM 芯片的 MacBook 會(huì)不會(huì)有這樣的問題?這就來分析一下。

MacBook 的 ARM 芯片足夠強(qiáng)嗎?

新 MacBook 跑舊軟件到底慢不慢，最關(guān)鍵的因素自然是新的 M1芯片。人們普遍認(rèn)為，ARM 芯片的性能水平無法和 X86比肩，畢竟 ARM 是簡(jiǎn)單指令集 RISC 而 X86是復(fù)雜指令集 CISC，復(fù)雜指令集自然強(qiáng)大得多，但事實(shí)上這是一個(gè)誤會(huì)。

在規(guī)模上，蘋果 M1芯片足以和頂尖的 X86桌面處理器并駕齊驅(qū)

CPU 發(fā)展到今天，RISC 和 CISC 的邊界其實(shí)已經(jīng)相對(duì)模糊了。在當(dāng)前的 X86處理器中，復(fù)雜指令也是會(huì)分拆成為類簡(jiǎn)單指令來執(zhí)行的。而在規(guī)模上，蘋果設(shè)計(jì)的 ARM 芯片已經(jīng)追趕上了 X86，例如 A14的芯片面積為88mm²，共110億個(gè)晶體管，而 AMD 最新發(fā)布的 Zen3處理器中一個(gè) CCD 的面積為80.7mm²，共41.5億個(gè)晶體管。考慮到 A14還封裝了 AI 模塊、GPU 等，A14芯片使用的是5nm 工藝，而5800X 使用的是7nm 工藝，事實(shí)上大家的 CPU 單元部分，規(guī)模已經(jīng)是并駕齊驅(qū)。

了解了規(guī)模，再來看看性能實(shí)測(cè)，這里引用 Anandtech 的數(shù)據(jù)。Anandtech 使用了行業(yè)權(quán)威性能測(cè)試套件 SPEC 2006來對(duì)比測(cè)試蘋果 A14、AMD Zen3以及英特爾 Tiger Lake 的性能，結(jié)果如下。

首先是整數(shù)性能，可以看到 A14并不落下風(fēng)。

再來看看浮點(diǎn)性能，A14和 Zen3要明顯領(lǐng)先于 Tiger Lake。

Anandtech 還使用了大家非常熟悉的 Geekbench 來測(cè)試，結(jié)果如下。

可以看到，在單線程性能上，A14的確已經(jīng)能追上當(dāng)前頂級(jí)的 X86處理器。這次蘋果 MacBook 使用的 M1處理器，架構(gòu)和 A14相似，但規(guī)格更高，晶體管規(guī)模達(dá)到了160億個(gè)，增加了兩個(gè)大核心，在性能上方面是可以令人放心的。

其實(shí)到了這里，我們也不難找出為什么 Surface Pro X 運(yùn)行緩慢的原因。Surface Pro X 使用的是高通 SQ1/SQ2處理器，這基本是驍龍855的馬甲。而即使是驍龍865+，對(duì)比 A14以及最新的 X86處理器，性能也依然不太夠看……

此情此景下，加之 Win10 on ARM 較低下的指令翻譯效率，Surface Pro X 運(yùn)行 X86軟件的體驗(yàn)就不甚理想了。是的，到了這里大家應(yīng)該也能看到 ARM 處理器運(yùn)行 X86軟件，除了自身性能之外的其他影響因素了——操作系統(tǒng)的指令翻譯效率。

macOS 11的指令翻譯效率高嗎?

X86軟件想要在 ARM 芯片上運(yùn)行，需要進(jìn)行指令翻譯。雖然 ARM 指令集并不意味著性能低下，但畢竟它和 X86還是不同的，指令需要翻譯過來，才能讓 ARM 芯片執(zhí)行。

在今年的 WWDC 大會(huì)上，蘋果已經(jīng)公布了指令翻譯的方案。蘋果宣布，將會(huì)為 macOS 平滑過渡到 ARM 平臺(tái)，推出 Rosetta 2中間轉(zhuǎn)換層。如果你是老果粉，對(duì)于 Rosetta 這個(gè)詞一定很熟悉——蘋果 Mac 電腦當(dāng)年從 IBM PowerPC 架構(gòu)，遷移到 Intel X86平臺(tái)，所使用的轉(zhuǎn)換層正是 Rosetta。

Mac 遷移平臺(tái)這事，蘋果已經(jīng)干過一次了，當(dāng)年 Mac 從 PPC 遷移到 X86的兼容層被稱為 “Rosetta”

Rosetta 2的作用在于，它通過指令翻譯，可以讓 ARM 平臺(tái)的 macOS，直接運(yùn)行絕大部分的 X86軟件。從蘋果的介紹來看，Rosetta 2的性能還相當(dāng)不錯(cuò)，它并不是在軟件運(yùn)行的時(shí)候，才翻譯指令的，而是在軟件安裝時(shí)就做好了轉(zhuǎn)換。當(dāng)然，這也并非說 Rosetta 2可以實(shí)現(xiàn)性能完全無損，它對(duì) AVX 指令兼容并不好，如果 X86軟件依賴 AVX 乃至 AVX2，那么在 ARM 平臺(tái)上由于沒有對(duì)應(yīng)的高性能指令，運(yùn)行效率會(huì)有明顯下滑。并不是所有的軟件都會(huì)用到 AVX 指令集，總體來說，Rosetta 2的性能應(yīng)該還是可以接受的。

這次 Mac 從 X86遷移到 ARM，Rosetta 2對(duì)舊有 X86軟件的兼容也起著至關(guān)重要的作用

至于 Rosetta 2的實(shí)際表現(xiàn)會(huì)如何?我們可以從兩方面來衡量。

首先是參考 Rosetta。蘋果從 PowerPC 遷移到 X86時(shí)，也使用了類似方案，當(dāng)年并沒有太多人抱怨 Rosetta 性能低下，我們自然也可以對(duì) Rosetta 2抱有期待。

其次是參考開發(fā)者的實(shí)測(cè)。實(shí)際上，蘋果早前就已經(jīng)推出了基于 A12Z 芯片的 Mac mini 開發(fā)機(jī)，開發(fā)者們很早就能接觸到 Rosetta 2，但到目前為止并沒有什么關(guān)于 Rosetta 2性能低下的爆料，可見 Rosetta 2的實(shí)戰(zhàn)表現(xiàn)應(yīng)該相當(dāng)不錯(cuò)。

MacBook 換用 ARM 之前，ARM 的 Mac mini 開發(fā)機(jī)早已經(jīng)有了，沒有傳出性能方面的負(fù)面消息

到了這里，我們又可以來分析一下為什么 Surface Pro X 的表現(xiàn)會(huì)如此糟糕了。在 Surface Pro X 的 Windows 10 on ARM 中運(yùn)行 X86軟件，是邊轉(zhuǎn)碼邊運(yùn)行的，并不像蘋果 Rosetta 2那樣在安裝時(shí)作好轉(zhuǎn)碼工作，運(yùn)行時(shí)無需再次轉(zhuǎn)碼。加上性能較弱的 SQ1/SQ2處理器，運(yùn)行 X86軟件拖慢卡頓也就在情理之中了。

總結(jié)

到了這里，相信大家都可以得出結(jié)論了。MacBook 使用的 M1處理器性能非常強(qiáng)大，足以和頂尖的 X86處理器同臺(tái)競(jìng)技;而蘋果又在 macOS 11中準(zhǔn)備了高效的 Rosetta 2指令翻譯方案，因此對(duì)于能否流暢運(yùn)行之前的 X86軟件，大家無需太過擔(dān)心。

根據(jù)蘋果的說法，情況要比筆者文中分析的更加樂觀。蘋果宣稱，M1要比之前 MacBook 所使用的 X86處理器性能高1倍，同時(shí)功耗僅為25%。從各種角度來看，新的 MacBook 都非常值得期待，一起來靜待上市實(shí)測(cè)吧。

新 MacBook 性能真的像蘋果公布的那么勁爆么?