除了輕度辦公以外，Arm 架構(gòu)的蘋果電腦還可以打游戲、看視頻、跑深度學(xué)習(xí)，效率都還不錯(cuò)。

　　最近，很多人的 M1 芯片版蘋果 MacBook 和 Mac Mini 到貨了。在不少測(cè)試中，我們看到了令人期待的結(jié)果：M1 芯片跑分比肩高端 X86 處理器，對(duì)標(biāo)的 CPU 是 Ryzen 4900HS 和英特爾 Core i9，還能跟英偉達(dá)的 GPU GTX 1050Ti 打得有來(lái)有回。5 納米的芯片，真就如此神奇？

　　自蘋果發(fā)布搭載自研 M1 芯片的 Mac 產(chǎn)品后，人們對(duì) M1 芯片充滿了好奇，各種測(cè)評(píng)層出不窮。最近，開發(fā)者 Erik Engheim 撰寫長(zhǎng)文，分析 M1 芯片速度快背后的技術(shù)原因，以及英特爾和 AMD 等芯片廠商的劣勢(shì)。

　　關(guān)于蘋果的 M1 芯片，這篇文章將圍繞以下問(wèn)題展開討論：

　　M1 芯片速度快背后的技術(shù)原因。

　　蘋果是不是采用了什么特殊的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)？

　　如果 Intel 和 AMD 也想這么做，難度有多大？

　　鑒于蘋果的官方宣傳中存在大量專業(yè)術(shù)語(yǔ)，我們先從最基礎(chǔ)的講起。

　　什么是 CPU？

　　在提到英特爾和 AMD 的芯片時(shí)，我們通常談?wù)摰氖侵醒胩幚砥鳎–PU），或者叫微處理器。它們從內(nèi)存中提取指令，然后按順序執(zhí)行每條指令。

　　一個(gè)基本的 RISC CPU（不是 M1）。指令沿著藍(lán)色箭頭從內(nèi)存移動(dòng)到指令寄存器。解碼器用來(lái)解讀指令的內(nèi)容，同時(shí)通過(guò)紅色的控制線來(lái)連通 CPU 的各個(gè)部分。ALU 對(duì)寄存器中的數(shù)字進(jìn)行加減運(yùn)算。

　　CPU 本質(zhì)上是一個(gè)設(shè)備，包含許多被稱為寄存器的內(nèi)存單元和被稱為算術(shù)邏輯單元（ALU）的計(jì)算單元。ALU 執(zhí)行加法、減法和其他基礎(chǔ)數(shù)學(xué)運(yùn)算。然而，這些只與 CPU 寄存器相連。如果想把兩個(gè)數(shù)字加起來(lái)，你必須把這兩個(gè)數(shù)字從內(nèi)存中取出，放到 CPU 的兩個(gè)寄存器中。

　　下面是 RISC CPU（M1 中的 CPU 類型）執(zhí)行的幾個(gè)典型指令示例：

　　此處的 r1 和 r2 是寄存器。當(dāng)前的 RISC CPU 無(wú)法對(duì)不在寄存器中的數(shù)字執(zhí)行示例中的運(yùn)算，比如不能將在兩個(gè)不同位置的內(nèi)存中的數(shù)字相加，而是要將兩個(gè)數(shù)字各放到一個(gè)單獨(dú)的寄存器里。

　　在上面的示例中，我們必須先將內(nèi)存位置為 150 的數(shù)字放到寄存器 r1 中，然后將位置為 200 的數(shù)字放到 r2 中，只有這樣，這兩個(gè)數(shù)字才能依據(jù) add r1, r2 指令進(jìn)行加法運(yùn)算。

　　這種老式機(jī)械計(jì)算器有兩個(gè)寄存器：累加器和輸入寄存器。現(xiàn)代 CPU 通常有十幾個(gè)寄存器，而且它們是電子的，不是機(jī)械的。

　　寄存器的概念由來(lái)已久。例如，在上圖的機(jī)械計(jì)算器上，寄存器用來(lái)存放加起來(lái)的數(shù)字。

　　M1 不是 CPU 這么簡(jiǎn)單

　　M1 芯片不是 CPU，而是把多個(gè)芯片集成到了一起，CPU 只是其中的一部分。

　　可以說(shuō)，M1 是把整個(gè)計(jì)算機(jī)放在了一塊芯片上。M1 包含 CPU、GPU、內(nèi)存、輸入 / 輸出控制器，以及完整計(jì)算機(jī)所需的其他很多東西，這就是我們經(jīng)常會(huì)在手機(jī)上看到的 SoC（片上系統(tǒng)）概念。

　　M1 是一個(gè)片上系統(tǒng)。也就是說(shuō)，將構(gòu)成一臺(tái)計(jì)算機(jī)的所有部件都放在一塊硅芯片上。

　　如今，如果你從英特爾或 AMD 購(gòu)買一塊芯片，你拿到的實(shí)際上是一個(gè)微處理器包，而過(guò)去的計(jì)算機(jī)主板上是多個(gè)單獨(dú)的芯片。

　　計(jì)算機(jī)主板示例，上面包含內(nèi)存、CPU、顯卡、IO 控制器、網(wǎng)卡等部件。

　　然而，現(xiàn)在我們可以在一塊硅片上集成大量晶體管，因此 AMD、英特爾等公司開始將多個(gè)微處理器放在一塊芯片上。我們將這些芯片稱為 CPU 核心。一個(gè)核心基本上是一個(gè)完全獨(dú)立的芯片，它可以從內(nèi)存中讀取指令并執(zhí)行計(jì)算。

　　具備多個(gè) CPU 核心的微芯片。

　　很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，添加更多通用 CPU 核心成為提高芯片性能的主要方法，但有家廠商沒(méi)這么做。

　　蘋果的異構(gòu)計(jì)算策略沒(méi)那么神秘

　　在提升性能的道路上，蘋果并沒(méi)有選擇增加更多通用 CPU 核心，而是采取了另一種策略：添加更多專用芯片來(lái)完成一些專門的任務(wù)。這樣做的好處是：與通用 CPU 核心相比，專用芯片可以使用更少的電流執(zhí)行任務(wù)，而且速度還更快。

　　這并不是什么全新的技術(shù)。多年來(lái)，圖形處理單元（GPU）等專用芯片已經(jīng)存在于英偉達(dá)和 AMD 的顯卡中，執(zhí)行與圖形相關(guān)的操作，速度比通用 CPU 快得多。

　　蘋果只是在這個(gè)方向上走得更加徹底。除了通用核心和內(nèi)存之外，M1 包含了一系列專用芯片：

　　CPU（中央處理器）：SoC 的「大腦」，運(yùn)行操作系統(tǒng)和 app 的大部分代碼。

　　GPU（圖形處理器）：處理圖形相關(guān)的任務(wù)，如可視化 app 的用戶界面和 2D/3D 游戲。

　　IPU（圖像處理單元）：用于加快圖像處理應(yīng)用所承擔(dān)的常見任務(wù)。

　　DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）：具備比 CPU 更強(qiáng)的數(shù)學(xué)密集型功能，包括解壓音樂(lè)文件。

　　NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器）：用于高端智能手機(jī)，加速語(yǔ)音識(shí)別等機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)。

　　視頻編碼器 / 解碼器：以高能效的方式處理視頻文件和格式的轉(zhuǎn)換。

　　Secure Enclave：負(fù)責(zé)加密、身份驗(yàn)證，維護(hù)安全性。

　　統(tǒng)一內(nèi)存（unified memory）：允許 CPU、GPU 和其他核心快速交換信息。

　　這就是使用 M1 Mac 進(jìn)行圖像和視頻編輯時(shí)速度有所提升的一部分原因。許多此類任務(wù)可以直接在專用硬件上運(yùn)行，這樣一來(lái)，相對(duì)廉價(jià)的 M1 Mac Mini 就能夠輕松對(duì)大型視頻文件進(jìn)行編碼。

　　你或許疑惑，統(tǒng)一內(nèi)存與共享內(nèi)存有什么區(qū)別。將視頻內(nèi)存與主存共享的做法導(dǎo)致了低性能，因?yàn)?CPU 和 GPU 必須輪流訪問(wèn)內(nèi)存，共享意味著爭(zhēng)用數(shù)據(jù)總線。

　　統(tǒng)一內(nèi)存的情況就不同了。在統(tǒng)一內(nèi)存中，CPU 和 GPU 可以同時(shí)訪問(wèn)內(nèi)存，并且 CPU 和 GPU 還可以相互告知一些內(nèi)存的位置。以前 CPU 必須將數(shù)據(jù)從其主存區(qū)域復(fù)制到 GPU 使用的區(qū)域，而使用統(tǒng)一內(nèi)存模式，無(wú)需復(fù)制，通過(guò)告知內(nèi)存位置即可令 GPU 使用該內(nèi)存。

　　也就是說(shuō)，M1 上各種專有協(xié)處理器都可以使用同一內(nèi)存池彼此快速地交換信息，從而顯著提升性能。

　　英特爾和 AMD 為什么不效仿這一策略？

　　其他 ARM 芯片制造商也越來(lái)越多地投入專用硬件。AMD 開始在某些芯片上安裝功能更強(qiáng)大的 GPU，并通過(guò)加速處理器（APU）逐步向某種形式的 SoC 邁進(jìn)。（APU 將 CPU 核心和 GPU 核心放置在同一芯片上。）

　　AMD Ryzen 加速處理器在同一塊芯片上結(jié)合 CPU 和 GPU，但不包含其他協(xié)處理器、IO 控制器或統(tǒng)一內(nèi)存。

　　英特爾和 AMD 不這么做是有重要原因的。SoC 本質(zhì)上是芯片上的整個(gè)計(jì)算機(jī)，這使得它非常適合實(shí)際的計(jì)算機(jī)制造商，例如惠普、戴爾。計(jì)算機(jī)制造商可以簡(jiǎn)單地獲取 ARM 知識(shí)產(chǎn)權(quán)許可，并購(gòu)買其他芯片的 IP，來(lái)添加他們認(rèn)為自己的 SoC 應(yīng)該具備的任意專用硬件。然后，他們將已完成的設(shè)計(jì)交給半導(dǎo)體代工廠，比如 GlobalFoundries 和臺(tái)積電（TSMC），臺(tái)積電現(xiàn)在是 AMD 和蘋果的芯片代工廠。

　　那么問(wèn)題來(lái)了。英特爾和 AMD 的商業(yè)模型都是基于銷售通用 CPU（只需將其插入大型 PC 主板）。計(jì)算機(jī)制造商只需從不同的供應(yīng)商那里購(gòu)買主板、內(nèi)存、CPU 和顯卡，然后將它們集成即可。但這種方式已經(jīng)漸漸淡出。

　　在 SoC 時(shí)代，計(jì)算機(jī)制造商無(wú)需組裝來(lái)自不同供應(yīng)商的物理組件，而是組裝來(lái)自不同供應(yīng)商的 IP（知識(shí)產(chǎn)權(quán)）。他們從不同供應(yīng)商那里購(gòu)買顯卡、CPU、調(diào)制解調(diào)器、IO 控制器等的設(shè)計(jì)，并將其用于設(shè)計(jì) SoC，然后尋找代工廠完成制造過(guò)程。

　　但是英特爾、AMD、英偉達(dá)都不會(huì)將其知識(shí)產(chǎn)權(quán)給戴爾或惠普，讓他們?yōu)樽约旱挠?jì)算機(jī)制造 SoC。

　　當(dāng)然，英特爾和 AMD 可能只是開始銷售完整的 SoC，但是其中包含什么呢？PC 制造商可能對(duì)此有不同的想法。英特爾、AMD、微軟和 PC 制造商之間可能就 SoC 要包含哪些專用芯片產(chǎn)生沖突，因?yàn)檫@些芯片需要軟件支持。

　　而對(duì)于蘋果來(lái)說(shuō)，這很簡(jiǎn)單。蘋果控制整個(gè)產(chǎn)品，比如為機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)者提供如 Core ML 庫(kù)等。至于 Core ML 是在蘋果的 CPU 上運(yùn)行還是 Neural Engine，這是開發(fā)者無(wú)需關(guān)心的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)了。

　　CPU 快速運(yùn)行的根本挑戰(zhàn)

　　異構(gòu)計(jì)算只是一部分原因。M1 的快速通用 CPU 核心 Firestorm 確實(shí)速度非常快，與之前的 ARM CPU 核心相比，二者的速度差距非常大。與 AMD 和英特爾核心相比，ARM 也非常弱。相比之下，F(xiàn)irestorm 擊敗了大多數(shù)英特爾核心，也幾乎擊敗了最快的 AMD Ryzen 核心。

　　在探討 Firestorm 的速度成因之前，我們先來(lái)了解讓 CPU 快速運(yùn)行的核心意義。

　　原則上可以通過(guò)以下兩種策略來(lái)完成 CPU 加速的任務(wù)：

　　以更快的速度順序執(zhí)行更多指令；

　　并行執(zhí)行大量指令。

　　在上世紀(jì) 80 年代，這很容易做到。只要增加時(shí)鐘頻率，就能更快執(zhí)行指令。每個(gè)時(shí)鐘周期表示計(jì)算機(jī)執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)的時(shí)間，但是這項(xiàng)任務(wù)可能非常微小。一條指令由多個(gè)較小的任務(wù)構(gòu)成，因此可能需要多個(gè)時(shí)鐘周期。

　　但是現(xiàn)在已經(jīng)幾乎不可能增加時(shí)鐘頻率了，所以第二個(gè)策略「并行執(zhí)行大量指令」是目前研發(fā)的重心。

　　多核還是亂序處理器？

　　這個(gè)問(wèn)題有兩種解決方法。一種是引入更多 CPU 核心。從軟件開發(fā)者的角度講，這類似于添加線程，每個(gè) CPU 核心就像一個(gè)硬件線程。雙核 C+PU 可以同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)單獨(dú)的任務(wù)，即兩個(gè)線程。這些任務(wù)可以被描述為兩個(gè)存儲(chǔ)在內(nèi)存中的單獨(dú)程序，或者同一個(gè)程序被執(zhí)行了兩次。每個(gè)線程需要記錄，例如該線程當(dāng)前在程序指令序列中的位置。每個(gè)線程都可以存儲(chǔ)臨時(shí)結(jié)果（應(yīng)分開存儲(chǔ)）。

　　原則上，處理器可以在只有一個(gè)核心的情況下運(yùn)行多個(gè)線程。這時(shí)，處理器只能是暫停一個(gè)線程并存儲(chǔ)當(dāng)前進(jìn)程，然后再切換到另一個(gè)線程，之后再切換回來(lái)。這并不能帶來(lái)太多的性能提升，僅在線程經(jīng)常懸停來(lái)等待用戶輸入或者慢速網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)等時(shí)才使用。這些可以稱為軟件線程。硬件線程意味著可以使用實(shí)際的附加物理硬件（如附加核心）來(lái)加快處理速度。

　　問(wèn)題在于開發(fā)者必須編寫代碼才能利用這一點(diǎn)，一些任務(wù)（例如服務(wù)器軟件）很容易編寫，你可以想象分別處理每個(gè)連接的用戶。這些任務(wù)彼此獨(dú)立，因此擁有大量核心是服務(wù)器（尤其是基于云的服務(wù)）的絕佳選擇。

　　具有 128 個(gè)核心的 Ampere Altra Max ARM CPU 專為云計(jì)算而設(shè)計(jì)，大量硬件線程是一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。

　　這就是你會(huì)看到 128 核心 Ampere Altra Max ARM CPU 的原因了。該芯片專為云計(jì)算制造，不需要瘋狂的單核性能，因?yàn)樵谠粕闲枰客呔哂斜M可能多的線程來(lái)處理盡可能多的并發(fā)用戶。

　　而蘋果則不同，蘋果生產(chǎn)單用戶設(shè)備，大量線程并不是優(yōu)勢(shì)。蘋果的設(shè)備多用于游戲、視頻編輯、開發(fā)等。蘋果希望臺(tái)式機(jī)具有精美的響應(yīng)圖形和動(dòng)畫。

　　桌面軟件通常不需要利用很多核心，例如，電腦游戲通常需要 8 個(gè)核心，在這種情況下 128 個(gè)核心就完全是浪費(fèi)了。因此，用戶需要的是更少但更強(qiáng)大的核心。

　　亂序執(zhí)行是一種并行執(zhí)行更多指令但不以多線程執(zhí)行的方式。開發(fā)者無(wú)需專門編碼其軟件即可利用它。從開發(fā)者的角度來(lái)講，每個(gè)核心的運(yùn)行速度都更快了。

　　要了解其工作原理，首先我們需要了解一些內(nèi)存知識(shí)。在一個(gè)特定的內(nèi)存位置上請(qǐng)求數(shù)據(jù)的速度很慢。但是與獲得 128 個(gè)字節(jié)相比，延遲獲得 1 個(gè)字節(jié)的影響不大。數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線發(fā)送，你可以將其視為內(nèi)存與數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)的 CPU 不同部分之間的一條通道或管道。實(shí)際上它只是一些可以導(dǎo)電的銅線。如果數(shù)據(jù)總線足夠?qū)挘憔涂梢酝瑫r(shí)獲取多個(gè)字節(jié)。

　　因此 CPU 一次執(zhí)行一整個(gè)指令塊，但是這些指令被編寫為一條接著一條執(zhí)行。現(xiàn)代微處理器會(huì)進(jìn)行「亂序執(zhí)行」。這意味著它們能夠快速分析指令緩沖區(qū)，查看指令之間的依賴關(guān)系。示例如下：

　　01: mul r1, r2, r3    // r1 ← r2 × r3

　　02: add r4, r1, 5     // r4 ← r1 + 5

　　03: add r6, r2, 1     // r6 ← r2 + 1

　　乘法是一個(gè)緩慢的運(yùn)算過(guò)程，需要多個(gè)時(shí)鐘周期來(lái)執(zhí)行。第二條指令僅需等待，因?yàn)槠溆?jì)算取決于先知道放入 r1 寄存器的結(jié)果。但是，第三條指令并不取決于先前指令的計(jì)算結(jié)果，因此亂序處理器可以并行計(jì)算此指令。

　　但現(xiàn)實(shí)情況往往有數(shù)百條指令，CPU 能夠找出這些指令之間的所有依賴關(guān)系。

　　它通過(guò)查看每個(gè)指令的輸入來(lái)分析指令的輸入是否取決于一或多個(gè)其他指令的輸出，輸入和輸出指包含之前計(jì)算結(jié)果的寄存器。

　　例如上例中，add r4, r1, 5 指令依賴于來(lái)自 r1 的輸入，而 r1 通過(guò) mul r1, r2, r3 指令得到。

　　我們可以將這些關(guān)系鏈接在一起，形成 CPU 可以處理的詳細(xì)圖。圖的節(jié)點(diǎn)表示指令，邊表示連接它們的寄存器。CPU 可以分析這類節(jié)點(diǎn)圖，并確定可以并行執(zhí)行的指令，以及在繼續(xù)執(zhí)行之前需要在哪一步等待多個(gè)相關(guān)計(jì)算結(jié)果。

　　許多指令可以很早完成，但是其結(jié)果無(wú)法正式化。我們無(wú)法提交這些結(jié)果，否則順序?qū)⒊霈F(xiàn)錯(cuò)誤。指令往往是需要按照順序執(zhí)行的。像堆棧一樣，CPU 將從頂部一直彈出已完成的指令，直到命中未完成的指令。

　　亂序執(zhí)行功能讓 M1 上的 Firestorm 核心發(fā)揮了重要作用，實(shí)際上它比英特爾或 AMD 的產(chǎn)品更加強(qiáng)大。

　　為什么英特爾和 AMD 的亂序執(zhí)行不如 M1？

　　「重排序緩沖區(qū)」（Re-Order Buffer，ROB）不包含常規(guī)的機(jī)器碼指令，即 CPU 從內(nèi)存中獲取的待執(zhí)行指令。這些是 CPU 指令集架構(gòu)（ISA）中的指令，也就是我們稱為 x86、ARM、PowerPC 等的指令。

　　但是，CPU 內(nèi)部會(huì)使用程序員無(wú)法看到的完全不同的指令集，即微操作（micro-op 或 μop），ROB 內(nèi)全是微操作。

　　微操作非常寬（包含很多位），能夠包含各種元信息。而 ARM 或 x86 指令則無(wú)法添加此類信息，因?yàn)闀?huì)發(fā)生：

　　程序的二進(jìn)制文件完全膨脹。

　　暴露 CPU 的工作原理細(xì)節(jié)，比如是否具備亂序執(zhí)行單元、寄存器重命名等詳細(xì)信息。

　　很多元信息僅在當(dāng)前執(zhí)行情況下才有意義。

　　你可以將其視為，在編寫程序時(shí)有一個(gè)公共 API，需要保持穩(wěn)定并供所有人使用，那就是 ARM、x86、PowerPC、MIPS 等指令集。而微操作基本上是用于實(shí)現(xiàn)公共 API 的私人 API。

　　通常，微操作對(duì)于 CPU 而言更易于使用，因?yàn)槊織l微指令都能完成一項(xiàng)簡(jiǎn)單的有限任務(wù)。常規(guī)的 ISA 指令可能更復(fù)雜，會(huì)導(dǎo)致大量事情發(fā)生，進(jìn)而實(shí)際上轉(zhuǎn)化為多個(gè)微操作。

　　CISC CPU 通常只使用微操作，否則大型復(fù)雜的 CISC 指令會(huì)讓 pipeline 和亂序執(zhí)行幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

　　RISC CPU 有一個(gè)選擇，所以較小的 ARM CPU 不使用微操作，但這也意味著它們無(wú)法執(zhí)行亂序執(zhí)行等。

　　對(duì)于理解英特爾和 AMD 的亂序執(zhí)行不如 M1，這很關(guān)鍵。

　　快速運(yùn)行的能力取決于你可以用微操作填充 ROB 的速度及數(shù)量。填充的速度越快，這種能力就越大，你就有更多機(jī)會(huì)選擇可并行執(zhí)行的指令，性能就會(huì)進(jìn)一步提升。

　　機(jī)器碼指令被指令解碼器分割成多個(gè)微操作。如果有更多的解碼器，我們就可以并行分割更多的指令，從而更快地填充 ROB。

　　這就是存在巨大差異的地方。最糟糕的英特爾和 AMD 微處理器核心具有 4 個(gè)解碼器，這意味著它可以并行解碼 4 條指令，并輸出微操作。

　　但是蘋果有 8 個(gè)解碼器。不僅如此，ROB 還大了約 2 倍，基本上可以容納 3 倍的指令。沒(méi)有其他主流芯片制造商的 CPU 擁有如此多的解碼器。

　　為什么英特爾和 AMD 不能添加更多的指令解碼器？

　　這就牽扯到 RISC 了。M1 Firestorm 核心使用的是 ARM RISC 架構(gòu)。

　　對(duì)于 x86，一條指令的長(zhǎng)度可能是 1–15 字節(jié)不等。而在 RISC 芯片上，指令大小是固定的。如果每個(gè)指令具有相同的長(zhǎng)度，將字節(jié)流分割成指令并饋入 8 個(gè)不同的并行解碼器將易如反掌。但是在 x86 CPU 上，解碼器不知道下一條指令從哪里開始，它必須實(shí)際分析每條指令，判斷它的長(zhǎng)度。

　　英特爾和 AMD 采用暴力方式處理這一問(wèn)題，它們嘗試在每個(gè)可能的起點(diǎn)上解碼指令。這意味著必須處理大量錯(cuò)誤的猜測(cè)和錯(cuò)誤。這讓解碼器階段變得非常復(fù)雜，也很難再添加更多的解碼器。相比而言，蘋果輕輕松松就可以添加更多解碼器。

　　實(shí)際上，添加更多東西會(huì)導(dǎo)致許多其他問(wèn)題，以至于 AMD 本身的 4 個(gè)解碼器基本上已經(jīng)是其上限了。

　　而正是這一點(diǎn)讓 M1 Firestorm 核心在相同的時(shí)鐘頻率下處理的指令數(shù)量是 AMD 和英特爾 CPU 的兩倍。

　　有人可能會(huì)反駁說(shuō)，CISC 指令會(huì)變成更多的微操作，它們的密度更大，因此解碼一條 x86 指令類似于解碼兩條 ARM 指令。

　　然而實(shí)際上，高度優(yōu)化的 x86 代碼很少使用復(fù)雜的 CISC 指令。在某些方面，它具有 RISC 風(fēng)格。

　　但這對(duì) Intel 或 AMD 沒(méi)有幫助，因?yàn)榧词?15 個(gè)字節(jié)長(zhǎng)的指令很少見，也必須制造解碼器來(lái)處理它們。而這會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜性，從而阻止 AMD 和 Intel 添加更多解碼器。

　　AMD 的 Zen3 核心不還是更快嗎？

　　據(jù)了解，最新 AMD CPU 核心（即 Zen3）要比 Firestorm 核心快一點(diǎn)。但這只是因?yàn)?Zen3 核心的時(shí)鐘頻率為 5 GHz，F(xiàn)irestorm 核心的時(shí)鐘頻率為 3.2 GHz。盡管時(shí)鐘頻率高了近 60％，但 Zen3 也只是勉強(qiáng)超越 Firestorm。

　　那蘋果為什么不增加時(shí)鐘頻率呢？因?yàn)楦叩臅r(shí)鐘頻率會(huì)使芯片變熱。這也是蘋果的主要賣點(diǎn)之一。與 Intel 和 AMD 的產(chǎn)品不同，他們的計(jì)算機(jī)幾乎不需要冷卻。

　　從本質(zhì)上講，我們可以說(shuō) Firestorm 核心確實(shí)優(yōu)于 Zen3 核心。Zen3 只能通過(guò)更大的電流和變得更熱來(lái)維持領(lǐng)先。而蘋果選擇不這樣做。

　　如果蘋果想要更高的性能，他們只會(huì)增加更多的核心。這樣就可以在降低功耗的同時(shí)，還能提供更高的性能。

　　未來(lái)將會(huì)如何

　　看來(lái) AMD 和英特爾在兩個(gè)方面都陷入了困境：

　　它們沒(méi)有允許其輕松追求異構(gòu)計(jì)算和 SoC 設(shè)計(jì)的商業(yè)模型。

　　傳統(tǒng)的 x86 CISC 指令集讓它們難以提高亂序執(zhí)行性能。

　　但這不意味著游戲結(jié)束。它們當(dāng)然可以增加時(shí)鐘頻率，使用更多的散熱，添加更多核心，增強(qiáng) CPU 緩存等。但它們目前都處于劣勢(shì)。英特爾的情況最糟糕，因?yàn)槠浜诵囊呀?jīng)被 Firestorm 擊敗，并且它的 GPU 薄弱，無(wú)法集成到 SoC 方案中。

　　引入更多核心的問(wèn)題在于，對(duì)于典型的桌面工作負(fù)載，使用過(guò)多核心會(huì)導(dǎo)致收益遞減。當(dāng)然，很多核心非常適合服務(wù)器。但 Amazon 和 Ampere 等公司已經(jīng)使用 128 核的巨型 CPU 了。

　　幸運(yùn)的是，Apple 并未出售其芯片。因此，PC 用戶只能接受 AMD 和英特爾提供的產(chǎn)品。PC 用戶可能會(huì)跳船，但這是一個(gè)緩慢的過(guò)程。人們通常不會(huì)立即離開已經(jīng)有大量投入的平臺(tái)。

　　但是，年輕的專業(yè)人士沒(méi)有在任何平臺(tái)上投入太多資金，他們將來(lái)可能會(huì)越來(lái)越多地轉(zhuǎn)向蘋果，從而擴(kuò)大蘋果在高端市場(chǎng)的份額和在 PC 市場(chǎng)總利潤(rùn)中的份額。