1976-2021 45年苹果电脑CPU之变迁

EETOP· 2020-05-07
本文来自 今日头条 ,作者 EETOP

苹果电脑诞生于1976年,到现在已经由44年了。我们知道在1981年IBM推出PC机时就一直采用x86架构的CPU,不断迭代,从第一代8088一直到现在为数众多X86高性能处理器。而苹果电脑与x86 PC机不同,CPU架构一直在变,最新消息是在明年(2021年)苹果笔记本电脑即将采用其自研的Arm架构处理器。接下来我们为大家初略的盘点一下这40多年来苹果电脑所用到的CPU架构有哪些?

6502 时代

1976 年,史蒂夫 乔布斯、史蒂夫 沃兹尼亚克和罗 韦恩三人创立了苹果电脑公司并推出了首款产品 Apple I ,售价 500 美元。这部电脑在今年看上去就像是复古手工打字机,并且丝毫看不到任何精湛的工业设计等苹果元素。不过即使如此,它也标志着,一个传奇公司开始影响我们整个时代。

1976-2021 45年苹果电脑CPU之变迁
Apple I(1976)
1976-2021 45年苹果电脑CPU之变迁
Apple II(1977)

Apple I,II,III采用了相同的处理器

  • CPU型号:MOStek 6502/A

  • 主频:1 MHz (Apple III 采用6502A,主频2M)

1976-2021 45年苹果电脑CPU之变迁

6502(及其后来的变种)取得了巨大的成功,成为Apple I、AppleII、Apple II Plus、Apple IIe、Acorn Atom、BBC Micro、Atari 400、Atari 800、Atari2600等数十种计算机的CPU。除了个人电脑,6502还被用于数十亿其它设备,包括电子宠物和80十年代风靡一时的任天堂红白机用的也是这款CPU.。甚至到了21世界依然有产品在使用,比如金远见公司于2001年开发一款风靡全国的文曲星电子词典的CPU用的也是6502。

68000 时代

68000 系列CPU为摩托罗拉的所研发,用于与英特尔X86系列来竞争。

1976-2021 45年苹果电脑CPU之变迁
Lisa(1983)

苹果从 Lisa系列开始采用68000 处理器,1983 年 Lisa 作为世界首款图形化电脑问世,售价高达 9998 美元。Lisa 的出现奠定了 Macintosh 的形态和操作系统的发展方向。

与此同时,苹果在个人电脑业务遇到新兴的竞争对手。他们之中份量最重的是电脑业的“头号人物”——IBM。IBM的IBM-PC型电脑,装有Intel的新型处理器:Intel 8088。

CPU型号:Motorola 68000 16位

主频:5MHz

1976-2021 45年苹果电脑CPU之变迁
Motorola 68000
1976-2021 45年苹果电脑CPU之变迁
Macintosh(1984)

Lisa过于昂贵的价格(10,000美元)和缺少软件开发商的支持,使苹果再次失去获得企业市场份额的机会。Lisa在1986年被终止,余货被埋在犹他州的垃圾堆填区。幸好苹果在1984年推出了Macintosh,Macintosh 的上市标志着一个苹果时代的开始。其操作系统延续 Lisa 的图形化设计,虽然仍是个黑白系统,但光标、窗口等元素一应俱全,对之后的桌面操作体系起到了跨时代的巨大意义。同时也推出了 Macintosh 128K、Classic、LC 等多个版本,直到 1990 年。

Macintosh 采用摩托罗拉68000系列,包括:68000、68020、68040等。

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

68040 为32为处理器,由摩托罗拉在1989年推出,相当于英特尔的80486,在1990年发布了它是后继68030和之后是68060,没有68050。最快的68040处理器的时钟频率为40 MHz。

1976-2021 45年苹果电脑CPU之变迁
Motorola 68020
1976-2021 45年苹果电脑CPU之变迁
Motorola 68040 裸片

Power PC时代

POWER是1991年,Apple、IBM、Motorola组成的AIM联盟所发展出的微处理器架构。PowerPC是整个AIM联盟平台的一部分,并且是到目前为止唯一的一部分。

PowerPC的历史可以追溯到早在1990年随RISC System/6000一起被介绍的IBM POWER架构。该设计是从早期的RISC架构(比如IBM 801)与MIPS架构的处理器得到灵感的。

1990年代,IBM、Apple和Motorola开发PowerPC芯片成功,并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。第一代PowerPC采用0.6微米制程,晶体管达到单芯片300万个。

1976-2021 45年苹果电脑CPU之变迁

苹果公司在1994年推出了第一代Power Macintosh台式机,型号为6100、7100、8100。严格讲这几部机器只是将原先使用Motorola 68040中央处理器的机种换成使用 PowerPC,例如Power Macintosh 6100跟Centris 610的机壳几乎一模一样,而且当时 PowerPC 本地码的软件极少(甚至连系统软件都不是百分之百的PowerPC 本地码),所以自带于这些机器里面模拟器(可以模拟68020)就让这些机器可以运行多数为Motorola 68000系列处理器所撰写的软件,速度并不会比前一代使用68040处理器的机器慢。不过因为自带模拟器并不能模拟浮点运算,所以一些要求浮点运算的软件只好利用浮点运算模拟软件来运行,效率极差。不过多数的软件很快推出PowerPC 版本。

Power Mac G5是苹果最后一代PowerPC处理器台式机,与2004年推出,性能十分强大!最高配采用了2GHz IBM PowerPC 970处理器。

1976-2021 45年苹果电脑CPU之变迁
Power Mac G5(2003)

Power Mac G5 采用了充满未来感的塔式设计,同时超酷的阳极氧化铝机箱再次彰显了苹果强大的工业设计能力。机身的设计即使放在今天也仍然不过时,并且它对日后的 Mac Pro 系列产品产生了深远的影响,它的问世标志着苹果系列产品开始走向成熟,确立了精干、简练、强大的产品设计理念。

x86时代

采用PowerPC处理器十年之后,在2005年,苹果突然完全放弃了PowerPC 处理器,转向了英特尔的X86处理器。

苹果做此决定的原因很简单,纯粹是因为 IBM 在消费级处理器上 —— 尤其是笔电的 —— 已经无法和英特尔竞争了。PowerPC 处理器性能上有很大的潜力,但它们发热量大,能耗也很大,这对于笔记本电脑来说是致命的。更重要的是,IBM 的反应速度一向很慢,乔布斯认为苹果需要更快得到有竞争力的芯片,越早越好。

关于苹果采用X86的机型我们就不做过多讲述,这里简单介绍一下为什么苹果可以在两个架构完全不同的CPU之间实现成果转型。

从一个硬件平台转移到另一个并不简单。事实上苹果是唯一一个非常成功地完成这样的转型的公司 —— 值得注意的是,这已经是第二次了。早在上世纪九十年代中期的时候,苹果就从摩托罗拉 68000 处理器转移到了 PowerPC 平台。这次转型也很成功,但在意义上和第二次相比就小了许多。

苹果为此开发了一种新技术,取了个恰如其分的名字叫 Rosetta,它能够充当一种翻译器的角色,将基于 PowerPC 的代码转换,让基于英特尔的 Mac 能够运行它。

Rosetta 集成在 Mac OS X Tiger 中,完全的后台运行,悄无声息地完成代码转译的工作。结果非常神奇,大部分的软件根本不需要开发者自己去修改代码,一样能够在新系统中运行。

当然了,并不是所有的 PowerPC 软件都能够在它的帮助下兼容英特尔架构。部分软件的代码库太过复杂,难以自动转译和模拟。举个例子,Adobe 的 Creative Suite 2 就是这样的存在。一直到了 2007 年,Adobe 才推出了基于英特尔 Mac 的 Creative Suite 版本。

苹果从PowerPC平台转换到Intel平台花了相当长的时间,从2005年转换开始到2009年可以算作第一阶段,逐步将用户和应用程序向X86架构迁移,到2011年才基本放弃PowerPC架构的维护。

  • 2005年7月6日,苹果宣布进行平台转换,并向部分开发者提供开发者转换工具(Developer Transition Kit),同期发布的Xcode 2.1支持生成通用二进制(universal binaries)格式的应用程序。

  • 2006年1月,苹果发布15寸Macbook Pro和Intel处理器的iMac。

  • 2006年1月~3月,iWork 06,Logic Pro 7.2,Final Cut Pro 5.1以通用二进制形式发布。

  • 2006年4月,Firefox 1.5.02以通用二进制形式发布。同月,苹果推出BootCamp,使Windows XP可以运行在Intel处理器的Mac电脑上。

  • 2006年6月,Opera 9.0以通用二进制形式发布。

  • 2006年8月,苹果发布Intel处理器Xserve,完成产品线的转换。QuarkXPress 7.0以通用二进制形式发布。

  • 2007年3月,Adobe CS 3以通用二进制形式发布。

  • 2007年10月,Mac OS X 10.5发布。这是最后一代可以安装在Power PC处理器上的Mac OS X。同期发布的Xcode 3.0增强了对64位处理器的支持。

  • 2008年1月,Office 2008 以通用二进制形式发布。

  • 2009年8月,Mac OS X 10.6发布。10.6以及更新版本的Mac OS X无法安装在Power PC处理器的苹果电脑上,但仍然提供Rosetta转译器使用户可以继续使用为Power PC处理器编译的软件。

  • 2011年3月,Xcode 4.0放弃了对PowerPC处理器的支持。

  • 2011年7月,Mac OS X 10.7发布。从这一版本开始无法继续使用Rosetta转译器(同时该版本取消了对32位X86处理器的支持)。

  • 2013年8月,苹果结束对PowerMac G5的支持。

Arm时代(即将开启)

苹果目前正计划于2021 年开始销售搭载自家处理器的Mac 电脑。此外,苹果也藉由当前开发新一代iPhone A14 处理器的基础,也正在开发3 款预计运用在Mac 上的处理器。消息人士表示,第一款Mac 笔电专用的苹果自研处理器,将比当前的iPhone 和iPad 处理器处理速度要快得多。

报导指出,消息人士透露,苹果准备于2021 年推出至少一款搭载自研处理器的Mac 笔电,而苹果也预计将从目前的采用英特尔处理器的Mac 笔电中,转移更多数量的Mac笔电来采用自研的处理器。另外,报导还表示,苹果新款的自研Mac 笔电处理器将会由长期的合作伙伴台积电来进行代工,而且会是以先进的5纳米制程来生产。只是,包括苹果、英特尔与台积电对此事都拒绝做出评论。

实际上,苹果要自己掌控电脑处理器开发的消息已经传了多年,将软、硬件全部抓在手里的做法,将有利于他们更好地发挥产品潜力,并尽可能改善最终的用户体验。除此之外,在掌握了供应链之后,苹果也能更好地控制成本和调配资源。苹果过去靠类似策略在移动市场中获得的成功,照理说也有不小的希望在电脑上实现。

当然,彭博社也不忘在报道中指出,要想摆脱英特尔并非一件容易的事情。据称苹果设计的首批芯片会搭载总共 12 颗核心,其中 8 颗为「Firestorm」高性能核心,另外 4 颗则是更利于控制功耗的「Icestorm」核心。和 iPhone、iPad 所用的组件一样,这些芯片也都是基于 ARM 而非 x86 架构。以 PC 行业较近的例子 Surface Pro X 来说,转向 ARM 能带来更强的续航力和连线能力。但与此同时,ARM 芯片在性能上是难以与 x86 方案匹敌的。因此苹果的电脑芯片处女作出来之后,也多半不会被用在 MacBook Pro、iMac 或者 Mac Pro 上。过去曾尝试过英特尔 Core M 芯片、后来基本被 MacBook Air 取代的 MacBook 产品线,感觉倒是有更大的机会。