Debat van het decennium: Zal Apple de overstap maken van x86 naar ARM64?

Debat van het decennium: Zal Apple Maak de overstap van x86 naar ARM64? Een reeks softwareparels bouwt voor een sterk ja maar een afwezigheid van micro-architecturale expertise werpt een sterke schaduw.

Eerder deze maand herhaalde Bloomberg claims die al jaren opduiken. De publicatie zet de vermeende inspanningen van Apple in de verf en noemt ze als ‘Project Kalamata’. Mark Gurman beweerde informatie te hebben van ‘bronnen die dicht bij de zaak staan’ over wat de grootste overgang is voor Apple onder leiding van CEO Tim Cook. Project Kalamata zocht in 2020 naar een overgang naar ARM-gebaseerde microprocessors voor Macs – een zeer optimistische tijdspanne om het zachtjes uit te drukken.

Terwijl Mark beweert dat de overgang gefaseerd zal plaatsvinden, heeft het rapport onnodige schokgolven doorgegeven via de technische wereld en de aandelenmarkt. Intel, wiens processors Apple zal vervangen door zijn in-house gelicentieerde oplossingen, zag de aandelenkoersen dalen met aandelen die met 9% kelderden omdat beleggers irrationeel reageerden.

Kort daarna begonnen de technische media de mogelijke gevolgen van deze overgang te analyseren. Aan het ene uiteinde rekende Barclays op de mogelijke financiële gevolgen voor de balans van de chipmaker. Onder verwijzing naar marktgegevens voerde de bank aan dat Apple’s Mac-omzet 4% van de omzet van Intel goedmaakt. Anderzijds moeten we de technische implicaties voor een dergelijke verandering in overweging nemen en bekijken hoe deze van invloed zijn op de strategische zorgen van Apple op de lange termijn. Vandaag proberen we dat te doen, dus ga hieronder verder.

En als je geen zin hebt in het lezen van lange berichten, staat onderaan een leuke kleine samenvatting.

Apple’s switch naar ARM-gebaseerde Macs: de voordelen, nadelen, problemen, voordelen en meer; Zal de grootste overstap van Cupertino onder het leiderschap van Tim Cook zijn weg vinden naar bedrijf en zijn gebruikers?

Geruchten over Apple’s plannen om op ARM gebaseerde processors voor de Mac te gebruiken, zijn niet nieuw. Terwijl de speculatie van dit jaar voor Project Kalamata frisse lucht in deze speculatie heeft geïnjecteerd, bestaan er al bijna vier jaar beweringen over Apple die experimenteert met ARM-gebaseerde Macs. Het was in 2014 toen de Franse publicatie MacBidouille meldde dat Apple ‘OS XI’ heeft ontwikkeld, een OS X-equivalent dat volledig op ARM-gebaseerde hardware draait.

Verder omvatte dit project verschillende lagen van machines. Deze omvatten,

iMacs met 4-8 quad-core ARM 64-processors.
Mac-minis met tot 4 kern ARM 64-processors.
Een 13-inch notebook met vergelijkbare processorconfiguraties.

Op dat moment was Apple toonaangevend met de iPhone, dus er was weinig media-aandacht voor de zaak. Nu Cupertino op zoek is naar het diversifiëren van inkomstenstromen, is deze kleine lekkernij zeer relevant; vooral na Bloomberg’s rapport over Project Kalamata.

Als Apple met succes een OS X-variant op ARM-processors draaide, dan lijkt de claim van Mark Gurman van marktklare producten tegen 2019 niet zo ver weg. Apple staat bekend om zijn geheimzinnige omgeving en gezien de populariteit van de iPhone, richt de aandacht van de media zich zelden op Macs met dezelfde intensiteit als op de smartphone.

Als we bovendien naar de geschiedenis van Apple kijken, kan de mogelijkheid dat het project al enige tijd in ontwikkeling is, niet worden verdisconteerd. Om een ​​back-up van onze claim te maken, nemen we een referentie uit het verleden. In de woorden van Jobs, op de WWWDC van Apple van 2005, “heeft Mac OS X de afgelopen vijf jaar een geheim dubbelleven geleid.”

Nu, voor de meeste mensen die onbekend zijn met Apple’s activiteiten, klinkt de geruchtenwisseling naar op ARM gebaseerde processors te groot om te beheren. Maar Apple werkt niet zoals elk ander belangrijk bedrijf. Cupertino heeft een speciale universiteit die is ontworpen om te leren van eerdere bewegingen. Waarom dit verzinnen? Want als het rapport van MacBidouille correct is, dan zal Apple ook de laatste keer dat het migreerde over microprocessorarchitecturen zijn eigen voetsporen hebben gevolgd. Deze zoals gemarkeerd door Jobs voor OS X waren:

  1. Ontwerpen moeten onafhankelijk van de processor zijn.
  2. Projecten moeten worden gebouwd voor zowel Power PC- als Intel-processors.

Tot slot, nog voordat dit te veel van een geschiedenisles klinkt, heeft Apple de PowerPC-naar-Intel-transitie gemaakt vóór de geplande planning van Jobs. Universele binaire bestanden (gegenereerd via Xcode 2.1) en Rosetta (die in realtime bestaande PPC-binaire bestanden op de processors van Intel uitvoeren) hielpen, en de overgang verliep soepel zoals u zou verwachten. Deze hebben geleid tot een volledige overgang in zes maanden, in plaats van twee jaar zoals aanvankelijk beloofd.

De knelpunten:

  1. Apple ontwikkelde in het geheim vijf jaar lang Mac OS X op Intel-processors.
  2. Vervolgens kondigde het Xcode 2.1 aan met fat binaries en Rosetta voor emulatie.
  3. Het is zes jaar geleden dat de eerste geruchten over door ARM aangedreven Macs aan het licht kwamen; Gurman is van mening dat een marktklaar product in 2019 zal worden gelanceerd.

Oké, laten we verder gaan met Intel’s x86 en hoe het werkt voor Apple.

Intel’s x86 ISA en de overeenkomsten / verschillen met ARM v8 – Is een volledige overdracht voor Mac OS mogelijk?

Dit is waar dingen interessant worden, en waar Apple klaarblijkelijk geconfronteerd wordt met een groot probleem als het besluit om x86 op te geven. Terwijl verschillende mensen graag de geruchten ARM-overgang vergelijken met Apple’s eerdere overstap van PPC, qua architectuur, zijn de scenario’s 180 graden uit elkaar. Een belangrijke reden die Jobs in 2005 bood, was dat Intel’s PPW (Performance per Watt) bijna vijf keer zo groot was als wat PowerPC te bieden had (70 tegen 15).

Als Tim Cook een soortgelijk argument zou geven voor een verschuiving van CISC naar RISC, zou hij ook veel logisch zijn. Deze keer zijn het ARM’s ontwerpen die Apple meer energie-efficiëntie bieden in vergelijking met Intel’s processors. Apple’s iPad kan gebruikers een batterijlevensduur van 24 uur geven; vergelijk dit met de MacBook Air en het verschil is duidelijk.

Apples nieuwste An-processor, de A11 heeft een TDP (Thermal Design Power) van 5W zonder actieve koeling. Intels Core i5-7360U daarentegen heeft een TDP van 28 W met actieve koeling. Negeren van de microarchitectuur, x86 en ARMv8-A hebben overeenkomsten en verschillen. Beide staan ​​conditionele vertakking toe, 3 maximale operanden en ondersteunen acht octecten (64 bit).

Hun verschillen verbreden de kloof echter veel meer dan die van de brug over overeenkomsten. Met x86 kunnen bewerkingen op zowel geheugen als registers worden uitgevoerd, waardoor operanden in beide aanwezig zijn. In tegenstelling hiermee vereisen v8-A en andere op RISC gebaseerde architecturen dat alle operanden en instructies alleen in registers aanwezig zijn. Hoewel het beperkt is tot een alinea, is dit verschil de kern van belangrijke prestatieverschillen tussen Intel’s x86 en ARM’s v8-ontwerpen.

Als je denkt dat we klaar zijn, heb je het mis. Het vergelijken van ARM- en Intel-processoraanbiedingen is een lastig klusje; met de reis alleen beginnend bij ISA’s. Kijk, terwijl de meeste mensen graag instructiesets met elkaar vergelijken, suggereert een groeiende hoeveelheid onderzoek dat ze irrelevant worden als een op zichzelf staande vergelijkbaar voor processorkracht; een van de grootste problemen waarmee Apple te maken zal krijgen bij de beslissing om van Intel over te schakelen naar het ontwerpen van haar eigen silicium.

De kracht van Apple, wanneer we de huidige processors analyseren, is altijd energiebeheer. Terwijl andere ARM-leveranciers zich richten op kloksnelheden voor marketing, kiest Apple voor bredere pijplijnen. De breedte van de kwestie voor de A9 is 6 μ-ops, wat twee keer is vergeleken met Qualcomm’s Krait en andere ontwerpen van dezelfde generatie als de eerste 64-bits microarchitectuur van Apple, Cyclone. Met dank aan Apple’s gierigheid als het gaat om microarchitectuur, kunnen we op dit moment niet te diep ingaan op een vergelijking met Intel.

Om een ​​hoognodige conclusie te bereiken, is er eenvoudigweg geen juiste architecturale vergelijking tussen de Ax-architectuur van Apple en de desktop zwaargewichten van Intel’s desktopklasse. Beide zijn ontworpen met enorm verschillende toepassingen. Hoewel er voor bijna elke toepassing een kritiek pad afhankelijk is van berekeningen met één draad, vereist een volledige overgang naar ARM verbeterde multi-thread en multi-core prestaties. En Cupertino heeft dit alleen kunnen vaststellen met de A11, wat een kleine stap is.

Het enige haalbare scenario op dit moment is dat Apple de lage TDP van enkele chips gebruikt en deze samenvoegt om serieuze PPW-winsten te behalen ten opzichte van Intel. Cupertino leidt ook over andere Android-leveranciers bij het integreren van back + front-end prestaties (via grotere re-orderbuffers). De kaarten zijn gestapeld in haar voordeel voor microarchitectuurexpertise.

Gezien de vertraging van de wet van Moore, zullen GPU’s ook een belangrijkere rol spelen bij het aanpakken van complexe berekeningen in de toekomst. Dit zou Apple een venster kunnen bieden om aangepaste omgevingen te bouwen die een goede prestatie bieden en voldoen aan efficiëntievereisten die hun bestaan ​​rechtvaardigen.

Ten slotte zou Apple ook een goed idee moeten hebben hoe inter-generational performance-compromissen kunnen worden geïntegreerd na jarenlang met succes ontwerpprocessen voor de iPhone te hebben ontworpen.

De essentie:

  1. ISA-verschillen zijn van belang, wat zorgt voor een vergelijkbare PPW-omgeving als in 2005 toen Apple overstapte naar Intel.
  2. Apple’s microarchitectuur op de An-processors gaat verder dan wat nodig is op mobiele apparaten.
  3. Het navigeren door multi-threaded en prestatie-intensieve applicaties via microarchitectuur zal echter een van de grootste hindernissen blijken te zijn voor Cupertino.

(mac) OS X, emulatoren, marsepein en compatibiliteit met twee platforms; Heeft Apple in het geheim macOS voorbereid op draagbaarheid voor ARM?

Een andere belangrijke hindernis die op Apple wacht, is softwarecompatibiliteit. Als we echter gelijk hebben met onze conclusies, zal dit een stuk gemakkelijker te overwinnen zijn in vergelijking met microarchitectuurwinsten en herontwerp. Interessant is dat Apple ook werkt aan het creëren van platformonafhankelijke raamwerken die gericht zijn op het overbruggen van de kloof tussen Appkit en UIkit. De eerste is het framework van Apple voor het maken van macOS-apps; de laatste is voor het iOS-ecosysteem.

De kloof tussen iOS en macOS werd verder verbreed toen Apple zich meer op het eerste ging richten. Ontwikkelaars vinden het nu winstgevender om apps voor iOS te schrijven, en Apple’s 30% korting op de Mac App Store moedigt ook niemand aan. Om dit op te lossen, is het de bedoeling dat dit platform op verschillende platforms wordt aangekondigd als Marzipan en dit jaar wordt het gelanceerd op de WWDC.

Marzipan zal ontwikkelaars een nieuwe activabibliotheek bieden met de volledige mogelijkheid om deze code opnieuw in te delen voor de twee verschillende platforms; een uitkomst als slechte app-overdracht van iOS naar macOS zorgt voor veel frustratie. Hoewel dit allemaal een heldere afbeelding is voor OS X en de Mac-app store, is dit niet direct relevant voor onze discussie.

Maar het geeft een goed beeld van de inspanningen van Apple om de kloof tussen OS X en iOS te verkleinen; of tussen Appkit en UIkit, die ‘stock’-elementen zijn voor ontwikkelaars om te gebruiken met Swift, Objective-C of andere.

De reis van Apple naar zijn huidige programmeeromgeving begint met NeXTSTEP. Geïntroduceerd door Steve Jobs bij zijn terugkeer naar Apple in de late jaren ’90, introduceerde NeXTSTEP formeel Objective-C voor Apple’s softwareontwikkelingsforum, waarbij het werd gekozen boven het originele Smalltalk-model dat werd ontwikkeld bij Xerox PARC. Het gaf het bedrijf een belangrijke leg-up omdat de hardware nu software kon draaien die eerder met C was ontwikkeld en tegelijkertijd twee problemen oploste.

Door rechtstreeks in de details te duiken, gebruiken zowel MacOS als iOS XNU als hun kernel, waarmee ze een belangrijke kloof overbruggen voor de compatibiliteit van de voormalige met ARM64. Voor niet-ingewijden is een kernel wat onder je besturingssysteem werkt, waardoor de gebruiker weet dat systeemkritieke processen zonder fouten werken. Zie het als het besturingssysteem voor uw besturingssysteem. Wat dit betekent is dat de meeste apps voor dagelijks gebruik opnieuw moeten worden gecompileerd en niet vanaf de grond worden geschreven.

Tot slot, neem het op ons woord als dat moet, maar we hebben goede redenen om te geloven dat Apple MacOS al intern naar ARM heeft verplaatst – en dat heeft het jaren geleden al gedaan, zonder het uiteindelijke doel van het ontwerpen van iOS. Ontwikkelaars moeten apps in LLVM-bytecodes indienen en niet als architectuurspecifieke code. Hiermee wordt zelfs de vereiste voor hercompilatie verwijderd, omdat er eenvoudig nieuwe code kan worden gegenereerd om de betreffende architectuur te targeten.

de kern ervan:

  1. Geruime Marsepean platformonafhankelijke raamwerk van Apple zal wonderen voor macOS hypothetisch werken.
  2. Darwin’s XNU (X is Not Unix) hybride kernel verwijdert aanzienlijke belemmeringen voor het porten van macOS-apps van x86 naar ARM64.
  3. De vereisten voor de indiening van code van Apple overbruggen deze kloof en dat geldt ook voor de steun van macOS Sierra voor de Hurricane van ARM.

Het samenbrengen – Kan / moeten we echt een volledige verschuiving naar ARM verwachten?

Om dit alles samen te vatten, zijn er drie brede aspecten te overwegen bij het analyseren van een mogelijke verschuiving voor macOS van x86 naar ARM64. Zoals beloofd aan het begin van dit bericht, zullen we een samenvatting maken en ze categorisch bekijken.

1) De hardware:
Architecturaal gezien zijn de processors van Intel ontworpen om complexe, multi-threaded bewerkingen uit te voeren ten koste van het stroomverbruik. Hoewel dit goed was toen de wet van Moore niet vertraagde, is het nu een ander beeld. Mocht Apple het aandurven om een ​​complete omschakeling te maken met high-end MacBooks en iMacs, dan zal het zijn silicium van de grond af moeten ontwerpen.

Hoewel het bedrijf belangrijke voordelen behaalde met de A11, is de huidige microarchitectuur van de processor ontoereikend, simpelweg omdat deze niet is ontworpen voor hoogwaardige Intel-processors. Het ontwerpen van chips is een complex proces, dat volledige kennis van de huidige beperkingen met zich meebrengt in de hoop dat toekomstige lanceringen ze zullen verwijderen.

Als zodanig is dit de grootste hindernis voor het bedrijf om te overwinnen. Apple zou echter gaan experimenteren met producten met een laag of gemiddeld vermogen, het kan op maat gemaakte oplossingen leveren waarbij de GPU een grotere rol op zich neemt en vervolgens van de ervaring leert. ISA zal hier een belangrijke rol spelen, vooral omdat veel verschillende toepassingen vastgeroeste behoeften hebben. Ten slotte zal de efficiëntie van ARM een sterke stimulans zijn voor Cupertino om de wateren te testen.

2) De software:
Navigeren over dit terrein zal gemakkelijker blijken dan hardware. De XNU-kernel van Apple voor macOS is compatibel met x86 en ARM64, waardoor complete code-herschrijving overbodig is. In brede termen gesproken, hierdoor is het niet nodig om op grote schaal te knutselen met de basis van macOS, d.w.z. de kernel.

Met zijn geruchten Marzipan-platformonafhankelijke raamwerk probeert het bedrijf nu al om de kloof tussen iOS en MacOS kleiner te maken. Hoewel het niet direct relevant is voor onze discussie, laat het het huidige sentiment achter gesloten deuren zien. macOS Sierra biedt ondersteuning voor de Hurricane-architectuur van ARM, wat duidt op het bestaan van een sentiment voor verandering bij Apple.

Ten slotte verlicht de eis van Cupertino voor app-indiening in de vorm van LLVM Bytecodes het pad voor een toekomstige overgang verder. Dit maakt de noodzaak voor opnieuw compileren overbodig en maakt het mogelijk dat nieuwe code wordt gegenereerd om de betreffende architectuur te targeten.

3) Het bedrijf:
De laatste keer dat Apple zo’n zet deed, was de besturingsomgeving aanzienlijk anders. Na terugkomst uit de dood, moest het consequent concurrerend blijven op meerdere fronten. Power PC leverde niet, waardoor noch haalbare opbrengsten van IBM noch lage thermische enveloppen voor notebooks mogelijk waren. Intel bood ook enorm superieure PPW-ratio’s. Daarom is Apple van leverancier veranderd.

Een andere belangrijke reden die veel mensen al hebben benadrukt, is dat Intel’s onafhankelijke ontwikkelingscycli vertragingen veroorzaken voor Apple. Combineer dit met de manier waarop Cupertino niet in staat is om het silicium voor zijn producten te optimaliseren en Apple’s ingebouwde behoefte om op zijn eigen voorwaarden te werken, de motivatie achter een x86 naar ARM64 switch wordt nog sterker. Gebeurtenissen zoals Apple die in het geschil van Intel met Nvidia op de Core2Duo werd gesleept, bliezen de vlammen verder uit.

Uiteindelijk, als Apple zijn eigen hardware zou gebruiken, zou de stuklijst van de MacBook / Mac / iMac aanzienlijk afnemen. Processors en moederborden maken een groot deel van de kosten goed, zonder de onafhankelijkheid om ze aan te passen of op zijn eigen schema beschikbaar te hebben. Vervolgens zullen veel ernstige problemen in het persoonlijke computergebruik voor het bedrijf worden opgelost als het met succes door het mijnenveld kan navigeren dat wacht.

De laatste keer dat Apple een dergelijke verschuiving maakte, moet het echter verschillende andere factoren in overweging nemen. In 2005 groeide de verkoop van de Mac en kon het bedrijf profiteren van de recente goede wil na het succes van de iPod. Intel was ook het krachtigere alternatief en de wet van Moore was in volle gang. Op dit moment stagneert de Mac-verkoop, is de iPhone niet meer wat het was en moet Apple zijn innovatiestream terugwinnen, als het kan.

Eén ding is zeker, het is een groot risico. Mocht Apple een beslissing nemen, dan hopen we allemaal dat het lukt.

Tags

About: ThermoFles

ThermoFles is een 34 jarige vader van 3 die elke dag bezig met het vergaren tech feitjes. Daarnaast beheert ThermoFles de teamspeak en minecraft server en is hij actief bezig met het onderhouden hiervan.

You may also like...

Sorry - Comments are closed

Join onze Discord

Flix & Chill