Поддержка программ apple x86 что это: Если необходимо установить Rosetta на компьютер Mac

32-битные приложения Windows заработали на Apple M1 через эмуляцию в CrossOver, запущенном в эмуляции x86 / Хабр

denis-19

20 ноя 2020 в 19:40

Время на прочтение
2 мин

Количество просмотров

31K

Разработка под MacOS *Ноутбуки Игры и игровые консоли IT-компании

Создатели CrossOver из компании CodeWeavers рассказали в своем блоге, что в новой версии приложения можно запускать 32-битные приложения Windows на компьютерах Apple с чипами M1. Разработчики также продемонстрировали игровой процесс на MacBook Air в Team Fortress 2 и вдобавок пояснили, что проверили работу эмулятора на Quicken (ПО для для личных финансов), десктопной версии Among Us и Witcher 3. Оказалось, что во все эти игры можно играть почти без лагов с приемлемой частотой обновления.

Новые MacBook Air, MacBook Pro и Mac mini с новым чипом Apple Silicon М1 с ARM-архитектурой уже поступили в продажу, но им пока не хватает нативного софта и сред разработки. Например, все Mac с процессором M1 не поддерживают Boot Camp, из-за чего пользователи не могут запускать на них приложения для Windows. Теперь появилось первое решение этой проблемы.

CrossOver — это коммерческий продукт с бесплатным пробным периодом. Он основан на проекте Wine с открытым исходным кодом. CrossOver эмулирует среду Windows 10 на Mac. Разработчики уточнили в своем блоге, что версия 20 этого ПО работает на компьютерах Apple с чипами M1 через встроенный транслятор Rosetta 2, который аппаратно эмулирует двоичные файлы x86 на ARM.

Разработчики пояснили, что они смогли на самом дешевом устройстве Apple Silicon запустить 32-битный двоичный файл, разработанный под ОС Windows.

Итоговая схема работы системы преобразования получилась длинная:

• исходное 32-битное приложение написано для операционной системы Windows и архитектуры x86;
• приложение запускается через мост 32-на-64 в Wine/CrossOver в среде macOS;
• сам же x86-пакет CrossOver запущен на процессоре ARM, который эмулирует нужную архитектуру с помощью Rosetta 2.

Оказалось, что вся эта связка успешно работает, а потеря производительности в процессе эмуляции и трансляции приемлема для нормальной игры.

В настоящее время CrossOver 20.0.2 работает только на macOS Big Sur 11.1 beta. В этой версии ОС Apple внесла критические исправления в работу алгоритма Rosetta 2.

Пример игры в Team Fortress 2 на MacBook Air (M1) с помощью CrossOver.

См. также:

• «Apple представила MacBook Air, MacBook Pro 13 и Mac mini на новых ARM-процессорах M1»
• «Первый опыт: Mac Mini на M1»
• «Чип Apple M1 в MacBook Air в Geekbench 5 обошел по производительности 8-ядерный Intel Core i9-9980HK в MacBook Pro»
• «Встроенная графика Apple M1 находится на уровне GTX 1050 Ti в тестах GFXBench 5.0»
• «CrossOver, софт для запуска Windows-приложений на Chromebook, вышел из беты»

Теги:

• CodeWeavers
• Apple M1
• CrossOver

Хабы:

• Разработка под MacOS
• Ноутбуки
• Игры и игровые консоли
• IT-компании

Всего голосов 24: ↑22 и ↓2 +20

Комментарии
64

Денис
@denis-19

Информационная служба Хабра

Комментарии
Комментарии 64

AMD против Intel: многолетняя процессорная война

Текст Павел Иевлев

Как так получилось, что все процессоры на свете принадлежат всего двум компаниям? И почему дуополии приходит конец? Разбираемся в истории и перспективах ЦПУ

Конкуренция Intel и AMD одно время была
весьма популярной темой, но сейчас о ней не услышать. По капитализации, объемам
продаж и присутствию на рынке процессоров Intel давно превзошел конкурента, и AMD Ryzen присутствует в
вашем десктопе или ноутбуке с существенно меньшей вероятностью, чем Intel Core.
Но почему там не стоит процессор какого-нибудь третьего производителя?

Генеральная линия

Процессоры для настольных и (пока) большинства лаптопных
систем могут быть производства Intel или AMD, но по сути это один и тот же
процессор. Точнее, это ЦПУ имеющие одну и ту же архитектуру. Называется она
ностальгически – x86, по серии процессоров Intel 80386, выпущенных в далеком 1985 году. Эта серия создала
рынок домашних ПК и она же определила его софтверно-хардверный вектор развития,
в результате которого на наших столах/коленях стоит/лежит именно такое
устройство, а не какое-нибудь совсем другое.

Генеральная линия компьютеростроения не раз пыталась
свернуть с торного пути, но ее удерживали на траектории два обстоятельства: преемственность
софта и лицензия на архитектуру.

Преемственность в развитии ПО – очень важный фактор. Большая
часть программ, которые мы используем, развивается последовательно и имеет
многолетнюю историю. Но ПО пишется под железо, а железо поддерживает ПО, и это
замкнутый круг обратной совместимости, выскочить из которого очень сложно.
Отчасти поэтому даже самые свежие версии Windows поддерживают запуск старых 32-битных программ, а на
современный компьютер можно поставить программы, написанные в 80-х годах
прошлого века (не все, но многие). Если создать совершенно новый компьютер, не
имеющий преемственности со всей исторической линейкой ПК, то окажется, что под
него надо написать аналоги миллионов программ, которые уже используются людьми.

Задача, которая выглядела невозможной, но была решена.
Впрочем, об этом чуть позже, а пока поговорим об архитектуре.

Архитектурная монополия

Те компьютеры, который мы имеем, придумал Intel. Точнее, эта компания придумала
архитектуру процессоров, которая стала всеобщим стандартом и, разумеется,
запатентовала ее. Архитектура x86 – это связка
процессора и его системы команд.

Процессоры x86
используют сложный набор инструкций (ISA – Instruction Set Architecture),
который называется CISC – Complex Instruction Set Computing. «Сложный» в данном
случае технический термин, означающий подход к программированию. Это
исторически сложившаяся структура – первые программы писали буквально машинным
кодом, ноликами и единичками (дырками и их отсутствием на перфокартах и
перфолентах), потом появился низкоуровневый язык Assembler, который сам
переводил в нули и единицы простые команды, потом появились комплексные
инструкции, объединяющие такие команды в блоки, что позволило перейти на
высокоуровневые языки программирования, понятные не только машине, но и
человеку. Набор таких комплексных инструкций для x86-процессоров назвали CISC – Complex Instruction Set Computing.
Именно на них основаны в конечном итоге все программы, запускаемые на ПК,
потому что цель программы – задать последовательность действий процессору,
который будет выполнять вычисления. Любая программа должна обратиться к
процессору так, чтобы он ее понял. А значит, все программы для ПК пишутся под
один процессор – x86.

Лицензия на архитектуру x86 принадлежит
Intel, и компанию это полностью устраивает. AMD буквально выгрызла для себя
исключение в американских судах, сражаясь более десяти лет в 1980-х и 1990-х
годах, и больше желающих что-то не видно. Поэтому производители техники используют
процессоры Intel или AMD – готовые решения без
возможности гибко доработать чипы под свой конкретный продукт.

Исключением была одно время компания Apple
– с 1994 по 2006 годы они ставили в свою продукцию собственные чипы PowerPC, но
потом экономика победила – «яблочники» перешли на Intel,
и переписали macOS и свое ПО под x86, отказавшись от совместимости. Перейти –
перешли, но обиду затаили.

И к этому мы тоже вернемся дальше.

Пришествие

ARM

Казалось, что технологическая преемственность и обратная
совместимость – два гвоздя, которыми рынок приколочен к x86-архитектуре
навеки. Никто не будет делать процессор с другим набором инструкций, потому что
под него нет ПО, и никто не будет делать другого ПО, потому что под него нет
процессоров. И мы так и ходили бы по этому кругу, но все изменили телефоны,
ставшие компьютерами.

Мобильные решения не были привязаны ко всей истории ПО с
60-х годов, операционки и программы для них писались с нуля (ну, почти), им не
была нужна обратная совместимость, и поэтому они не были обречены на CISC. Тем более, что процессоры x86
для мобильных решений оказались слишком большими, прожорливыми и горячими,
а их мощность – избыточной. Потребовалось что-то полегче и попроще, и на свет
родился ARM-процессор.

ARM-процессоры (ARM означает «продвинутые RISC машины» – Advanced RISC
Machines) наоборот используют упрощенный набор инструкций — RISC (Reduced Instruction Set Computing). Объяснения
различий между CISC и RISC заняло бы слишком много места
и требовало бы слишком глубокого погружения в узкоспециальную нишу
программирования. Ограничимся констатацией факта – в силу этих различий, в RISC-архитектуре
проще работа с памятью, легче оптимизация, проще масштабирование, меньше
энергопотребление. У процессоров x86 и ARM одного
поколения расход энергии отличается в пользу ARM на порядок! Именно поэтому мы
можем позволить себе носить в кармане и заряжать реже, чем раз в сутки,
компьютер, не уступающий в вычислительной мощности шумной прожорливой коробке
на столе.

Правда, те же самые программы на нём не запустишь. Хотя…

Apple наносит ответный удар

Рынок разделился по естественной границе – мобильные решения
сплошь ARM, ноутбуки и десктопы – сплошь x86. Но
вскоре через этот водораздел перебросили первые мостки – появились ARM-ноутбуки.
Почему нет? Мощности хватает, ПО написано достаточно. Сначала это были, скорее,
планшеты с клавиатурой, слабенькие и работающие с адаптированным мобильным ПО,
но постепенно эта ниша стала заполняться вполне адекватными предложениями.

И тут в Apple вспомнили, как их
прогнули, и нанесли ответный удар – в 2020 году после почти 15 лет выпуска
компьютеров с процессорами Intel, компания объявила о переходе на процессоры
ARM собственной разработки.

Apple может себе позволить – настольные
процессоры M1 «выросли» из мобильных чипов серии Ax, у Apple огромный опыт
разработки операционных систем и ПО и ультралояльная аудитория, которая простит
«яблочникам» очередной переход без обратной совместимости. Тем более, что у Apple
есть собственный язык программирования Swift, который давно унифицировал
процесс разработки ПО для iOS и OS X. (Для софта, который под ARM адаптировать
пока не успели, Apple использует встроенный эмулятор Rosetta 2.)

Победит ли

ARM?

Большинство производителей ноутбуков и компьютеров пока не
уходят на ARM — не позволяет огромный багаж
популярного софта и массовость техники. Не все могут себе позволить быть Apple. Но у ARM есть
большое преимущество – компания ARM Limited не производит процессоры сама, а
продает лицензии кому угодно. Каждый производитель может не покупать готовое
решение у Intel или AMD, а заказать чип «под себя».
Huawei делает свои мобильные чипы Kirin, Samsung – Exynos, у Apple — Ax и М1,
производимые TSMC. В этот же список входят Qualcomm, MediaTek, NVIDIA и другие
компании. А еще свои процессоры на ARM делает,
например, Fujitsu, а Lenovo
выпускает свои ноутбуки на ARM-процессорах, которые работают на Windows и поддерживают большую часть привычного Windows ПО.

Однако списывать x86 еще рано. На мощных десктопных
системах, где компактность и энергопотребление отходят на второй план, Intel и AMD противопоставить
нечего. Пока нет решения, как реализовать связку ARM-процессора с мощными
дискретными видеокартами, а значит, никакого видеомонтажа, рендеринга и сложных
вычислений, а главное – никаких игр.

Intel и AMD, кстати, тоже не сидят сложа руки – их процессоры
теперь разбивают входные инструкции на более мелкие микроинструкции
(micro-ops), которые в дальнейшем исполняются… RISC-ядром! Разница между
архитектурами быстро размывается.

Так что победное шествие ARM пока ограничивается
маломощными, но компактными, легкими и долгоиграющими ноутбуками, на которых
используется ограниченный набор самого основного ПО.

Правда, нельзя не отметить, что это самый быстрорастущий
сегмент рынка.

Использованные источники:

Почему Mac от Apple теперь могут отказаться от Intel x86 и перейти на ARM

Mac от Apple могут отказаться от Intel x86

AppleInsider может получать партнерскую комиссию за покупки, сделанные по ссылкам на нашем сайте.

В 2005 году Стив Джобс объявил, что Apple переведет компьютеры Mac на использование процессоров Intel x86 стандарта ПК. Пятнадцать лет спустя Apple, похоже, готова сделать еще одну смену ЦП, которая может оказаться гораздо более значимой в будущем технологий. Вот почему.

Быстрые изменения в индустрии чипов за последние пять лет

Изначально Apple перевела компьютеры Mac на Intel по уважительным причинам. В 2006 году у Apple не было сколько-нибудь значимой собственной команды разработчиков чипов, и у нее не было большого капитала, чтобы выйти и разработать собственную технологию чипов. Использование работы, уже проделанной Intel и доступной для продажи, не только имело смысл, но и было лучшим из очень немногих вариантов, доступных Apple в то время.

Однако, после запуска iPhone в 2007 году и начала инвестиций в разработку специализированного процессора приложений ARM, что позволило компании выпускать iPad 2010 года с использованием собственного собственного чипа A4, а не процессора Intel, Apple начала постепенно менять правила игры.

Apple A4

К 2015 году Apple была одной из ведущих мировых фирм по разработке мобильных чипов и — благодаря огромным объемам прибыльных продаж мобильных устройств — имела 150 миллиардов долларов наличными для реализации новых амбициозных проектов. Перенесемся в сегодняшний день: Apple выпустила еще пять новых поколений процессоров A-серии, которые теперь легко конкурируют с процессорами Intel для мобильных ноутбуков.

Переход Apple от полной зависимости от чипов Intel в будущем своих компьютеров Mac к ее сегодняшнему статусу превосходства Intel в создании десятилетних передовых процессоров для мобильных приложений серии A имеет некоторое сходство с более ранней историей Microsoft, поставщик приложений Office, зависевший от Macintosh в середине 80-х годов, всего десять лет спустя стал ведущим поставщиком ОС в индустрии ПК.

Intel не удерживает лидирующие позиции в области процессорных технологий

Тем временем Intel не добилась значительного нового скачка в эффективности процессора x86 или вычислительной мощности, способном поддерживать конкурентное преимущество, намного опережая внутренние процессоры приложений Apple A-серии, используемые в устройствах от iPhone до iPad Pro. Доводы в пользу переноса компьютеров Mac на специальный чип Apple становятся все более убедительными.

Кроме того, продажи ПК WinTel, которые стимулировали разработку процессоров Intel x86 с 1990-е уже несколько лет стоят на одном уровне. Рост продаж Apple Mac опережал рост продаж более крупной индустрии ПК почти каждый квартал в течение многих лет. При очень незначительном новом росте объемов продаж ПК падение цен на портативные ПК не способствует новым огромным скачкам в исследованиях и разработках. Вместо этого Intel сосредоточилась на создании других типов процессоров, которые могут приносить прибыль на более привлекательных рынках.

Intel попыталась выйти на рынок процессоров для мобильных приложений в рамках партнерства Atom x86 с Google и Android и попыталась увеличить продажи чипов премиум-класса для серверов ПК. Помимо обычных процессоров x86, Intel приобрела Infineon, чтобы выйти на рынок процессоров основной полосы частот. Эти модемные чипы соединяют выделенный ЦП ARM с радиосхемами, которые управляют беспроводными возможностями мобильного устройства.

Последние усилия Intel по внедрению чипов для мобильного широкополосного доступа принесли временную победу после того, как Apple приняла свои модемы для iPhone. Но теперь, когда будущие iPhone будут использовать модемы Qualcomm и, в конечном итоге, собственные Apple, Intel также теряет весь мобильный бизнес, что побуждает ее полностью выйти из гонки 5G.

По мере того, как общая производительность Intel как производителя микросхем для ПК снижается, другой фактор, ранее упоминавшийся как причина, по которой Apple может не захотеть отказаться от x86, также выглядит менее важным. Стандартизировав компьютеры Mac с архитектурой x86, Apple потенциально может получить чипы с двойным исходным кодом как от Intel, так и от AMD. Тем не менее, Apple никогда этого не делала, и параллельно у нее никогда не было реальных проблем с поставкой собственных чипов A-серии без поддержки нескольких источников.

После борьбы за модемы Apple готова приобрести собственные поставки

Чтобы понять, почему Apple может захотеть владеть собственными поставками процессоров Mac, а не полагаться на Intel, рассмотрим ее недавнюю историю борьбы за управление поставками процессоров основной полосы частот для мобильных модемов от Qualcomm и Intel.

Руководители Apple объяснили в судебных показаниях во время судебного разбирательства по делу Qualcomm, что они пытались использовать модемы Intel в iPad mini 2 2013 года, но Qualcomm использовала свою мощь, как «пистолет к нашей голове», чтобы сохранить зависимость Apple исключительно от чипов Qualcomm. .

По мере того, как разгорались разногласия по контрактам, Apple проявляла все больший интерес к альтернативам Qualcomm и надеялась, что Intel сможет предложить жизнеспособную дорожную карту. В 2016 и 2017 годах Apple начала использовать модемы с двумя источниками для своих iPhone, используя процессоры основной полосы частот Qualcomm и Intel. Однако в 2018 году Qualcomm полностью отказалась продавать Apple свои чипы, заставив iPhone использовать модемы Intel.

Тем не менее, в то время как существующие модемы Intel лишь незначительно отставали от Qualcomm, казалось, что Qualcomm может получить гораздо большее преимущество в предстоящем переходе на модемы 5G, угрожая оставить будущие iPhone от Apple позади Android на базе Qualcomm при переходе на 5G.

Когда стало ясно, что Intel не может поставлять свои собственные модемы 5G в конкурентоспособные сроки, Apple договорилась с Qualcomm и лишил Intel всякой надежды, предпочитая вместо этого справиться с краткосрочной зависимостью от модемов Qualcomm, приняв внутренний план. построить свой собственный будущий путь для модемов iPhone.

Если бы Apple могла чувствовать себя уверенно, инвестируя в разработку собственных модемов основной полосы частот независимо от Intel — очень специализированный бизнес, которым она никогда раньше не занималась, — она должна чувствовать себя гораздо увереннее в создании собственных процессоров приложений для Mac, учитывая, что она ввела пользовательский ЦП занимается дизайном более десяти лет назад и лидирует в мобильной индустрии по производству мобильных процессоров на заказ.

Мобильные чипы Apple серии A превзошли конкурирующие процессоры для приложений от Texas Instruments, Nvidia, Qualcomm и Samsung и значительно опережают параллельные специализированные разработки ARM, включая Kirin от Huawei. Учитывая, что на рынке мобильных телефонов и планшетов больше денег, чем на глобальных ПК, Apple явно может использовать свое огромное, очень прибыльное и очень уникальное положение на рынке мобильных устройств, чтобы адаптировать существующие технологии ЦП и ГП для создания процессоров для своего Mac. блокноты. Вопрос только в том, «а оно хочет?»

Доказательства того, что Apple строит планы на будущее компьютеров Mac без участия Intel

Что касается аппаратного обеспечения, Apple вышла далеко за рамки простого создания собственного процессора для мобильных чипов A-серии. Пакет чипов серии A также теперь включает в себя собственный графический процессор Apple, а также настраиваемый контроллер памяти, контроллер хранилища, Secure Enclave для управления аутентификацией, связанной с Touch ID и Face ID, настраиваемую обработку сигнала изображения, поддерживающую расширенные функции камеры, специальный кремний для шифрования. для безопасности загрузки, полного шифрования диска и расширенных кодеков для расшифровки аудио и видео.

Многие из этих функций также включены в чипы Intel x86. Тем не менее, вместо того, чтобы все больше зависеть от специализированного кремния Intel, Apple добавляет свои собственные чипы T-серии к современным компьютерам Mac. Последний чип T2 поддерживает функции, подобные iOS, включая Touch ID, Touch Bar, функции камеры FaceTime, безопасную загрузку, шифрование диска, расширенное дешифрование и сжатие мультимедиа.

Apple T2

Компьютеры Mac по-прежнему используют встроенные графические процессоры Intel или специализированные аппаратные графические процессоры AMD. Но и здесь Apple представила слой независимости с помощью Metal. Разработчики как на iOS, так и на Mac пишут в Apple Metal API, которые используют преимущества любого доступного графического процессора. Это позволяет Apple также внедрять собственные графические процессоры в будущие компьютеры Mac и продолжать поддерживать существующее программное обеспечение.

Программная поддержка определенной архитектуры ЦП долгое время была фактором, который благоприятствовал статус-кво конкретных архитектур, таких как Intel x86 или архитектура ARM. Хотя разработать новую архитектуру ЦП с технически более совершенной конструкцией не так уж сложно, исторически было очень сложно изменить установленную базу программного обеспечения для поддержки этого нового кремния.

Сама Intel столкнулась с этой проблемой, пытаясь заменить x86 усовершенствованным RISC-дизайном своего i9.60 и i860, или аналогичную совершенно новую архитектуру Itanium IA64. Усилия Apple по внедрению PowerPC с Motorola и IBM аналогичным образом обнаружили, что одной из самых больших проблем при внедрении новых архитектур чипов была возможность поставки и распространения достаточного количества собственного программного обеспечения, которое могло бы работать на них с приемлемой скоростью.

Выпустив iPhone, а затем iPad, Apple вызвала большой интерес к написанию нового программного обеспечения для чипов архитектуры ARM. Apple упростила эту задачу, предоставив всю необходимую инфраструктуру компиляции, позволяющую программистам писать в API Apple, что затем может упростить работу по обработке будущих переходов процессоров, например, когда Apple представила свой новый 64-битный A7 в 2013 году.

Android от Google и Windows Mobile от Microsoft были еще более амбициозны в работе над поддержкой многопроцессорных архитектур. Тем не менее проблема оставалась в том, что программное обеспечение, специально скомпилированное для одного чипа, как это делала Microsoft, не работало на другом телефоне, или что программное обеспечение в общем битовом коде Google для Android не было оптимизировано для быстрой работы на каком-либо конкретном процессоре.

Когда Microsoft попыталась выпустить Windows RT, работающую на процессорах ARM, на новых машинах даже не удалось запустить существующее программное обеспечение Windows. Между тем, хотя в большинстве телефонов Android использовались процессоры ARM, природа Android «работает где угодно» означала, что ни один из них не был оптимизирован для работы где-либо конкретно. iPhone с аналогичной вычислительной мощностью и меньшим объемом оперативной памяти по-прежнему работает с сопоставимым программным обеспечением лучше, чем телефоны Android с аналогичными характеристиками.

Surface RT от Microsoft на базе ARM не мог запускать программное обеспечение Windows для ПК

Подход Apple заключался в оптимизации своих компиляторов для запуска приложений iOS на определенной архитектуре чипа с возможностью для Apple перевести это программное обеспечение на новую оптимизированную архитектуру по мере необходимости. нужный. Опять же, это позволило Apple представить первый 64-битный мобильный ARM-чип и быстро убедиться, что программное обеспечение было скомпилировано для использования его преимуществ.

Кроме того, Apple постоянно совершенствовала свои возможности по предоставлению оптимизированного кода для аппаратного обеспечения пользователя. Вместо того, чтобы заставлять пользователя решать, какую версию программного обеспечения купить, App Store может сам определить и предоставить код, необходимый для работы на конкретном устройстве. Пользователь может купить одно приложение, и его оптимизированные версии будут автоматически доставлены на несколько разных устройств, даже ничего не зная об их базовом оборудовании.

Вся эта работа над iOS может быть переведена на Mac. Магазин приложений играет большую роль в распространении правильной версии программного обеспечения на новом оборудовании. Это означает, что Apple может представить сочетание моделей ARM и x86 и организовать распространение оптимизированного программного обеспечения через App Store, решив проблему, которая долгое время стояла на пути перехода от x86 без какой-либо эмуляции или перевода.

Параллельно с этим Apple также позволила разработчикам использовать свои существующие приложения для iOS и адаптировать их для работы в macOS Catalina с помощью нового Catalyst. Это расширит диапазон доступных игр, независимо от проблем с процессорозависимостью. Всего за последние два года Apple также радикально улучшила App Store как для iOS, так и для Mac, предоставив кураторский опыт, который позволяет легко находить новые игры.

В macOS Catalina Catalyst позволяет переносить приложения iPad на Mac

В сочетании с новыми инициативами, такими как Apple Arcade, это создает идеальный шторм программного обеспечения, доступного для Mac, в то время как инструменты для доставки кода для конкретной архитектуры совершенствуются. И вдобавок к этому, Apple также добилась прогресса в корпоративных продажах, создавая самый сильный рынок для Mac, даже когда Windows и чипы x86 теряют свое значение.

Итак, сейчас мы приближаемся к идеальным условиям для того, чтобы Apple представила новые компьютеры Mac без чипов x86. Возможно, Apple намеревается выпустить ноутбук начального уровня с мощной версией чипов A14X для будущих iPad Pro, потенциально с аналогичным увеличенным графическим процессором Apple.

Также возможно, что Apple сделает еще более смелый переход на новую архитектуру процессора, способную обеспечить больший прирост вычислительной мощности. Мы уже видели усилия Apple по созданию собственного пользовательского графического процессора — по сути, массивно-параллельного процессора, настроенного на выполнение повторяющихся задач, характерных для рендеринга графики, — а также по выпуску нового нейронного движка, впервые представленного в A12 Bionic, специально настроенного для обработки ИИ. .

Apple также только что представила новую программируемую вентильную матрицу (FPGA) — специализированный чип, который можно оптимизировать для конкретных задач. Он будет поставляться с картой Afterburner для новых Mac Pro, что позволит его сверхбыстрому оборудованию Intel с мощными графическими процессорами запускать специальное программное обеспечение на еще одном типе специализированного оборудования для обработки.

Эти разработки показывают, что вместо того, чтобы просто отказаться от ЦП Intel для ЦП ARM, Apple могла бы вместо этого все больше переводить современные Mac в сетку пользовательских кремниевых движков, каждый из которых специализируется на определенных типах задач. И он уже сделал это в своих последних моделях Mac T2, и в частности Mac Pro с Afterburner.

Будущие компьютеры Mac с процессором Intel могут поставляться с дополнительным чипом, поставляемым с графическим процессором Apple, Neural Engine и процессором FGPA, таким как Afterburner. Apple, безусловно, теперь также может поставлять компьютеры Mac не Intel с процессором ARM и не беспокоиться об оптимизированной поддержке программного обеспечения. Кроме того, Apple может также разработать новую архитектуру ЦП, выходящую за рамки архитектуры ARM, изначально предназначенной для использования в мобильных устройствах.

Если бы Apple разработала свою собственную новую архитектуру ЦП, значительно отличающуюся от нее, этот шаг можно было бы распространить и на устройства iOS, в результате чего на всех устройствах Apple работало бы семейство проприетарных процессоров. Это может оказаться серьезным конкурентным преимуществом, и мы уже видели этот шаг в графическом процессоре Apple и других нестандартных кремниевых разработках.

Отказ от x86: почему Apple и Microsoft используют ПК на базе Arm

Корпорация Apple и Microsoft отказываются от процессорной архитектуры Intel x86 для своих персональных компьютеров.

Apple использует x86 уже 15 лет, Microsoft — более 30 лет. Генеральный директор Apple Тим Кук (на фото) объявил о переходе на ПК на базе Arm Ltd. для macOS на Всемирной онлайн-конференции разработчиков на этой неделе и заявил, что завершит этот процесс к 2021 году. Microsoft также инвестирует в чипы для ПК на базе Arm. и ПК для Windows, и к 2021 году планирует устранить барьеры для миграции программного обеспечения.

Основными причинами этого перехода являются более низкие затраты, снижение энергопотребления и общая платформа, позволяющая запускать приложения на смартфонах, планшетах и ​​ПК. В свою очередь, эта универсальная платформа позволит быстрее внедрять программные и аппаратные инновации и приведет к повышению производительности конечных пользователей.

И Apple, и Microsoft хотят обратить вспять неуклонный спад поставок ПК и снова увидеть их рост. Обе хотят продавать дополнительное программное обеспечение и услуги для ПК на базе Arm, хотя обе платформы будут поддерживать ПК с архитектурой x86 в течение длительного времени.

Любой переход — это большое и рискованное деловое решение. Однако наше исследование показывает, что вероятные преимущества переезда стоят рисков, связанных с переходом, для Apple и Microsoft. Wikibon, дочерняя исследовательская фирма SiliconANGLE, прогнозирует первоначальное постепенное внедрение ПК на базе Arm, которое будет ускоряться в течение оставшейся части десятилетия. Кроме того, Wikibon отмечает значительный рост общих поставок ПК во второй половине этого десятилетия.

Предпосылка

На данный момент ПК на базе Arm может быть быстрее, чем ПК с архитектурой x86, и потреблять значительно меньше энергии. Кроме того, он может использовать передовые архитектуры и технологии. Эти усовершенствования позволяют, например, ПК на базе Arm обрабатывать логические выводы ИИ на два порядка быстрее, чем традиционный ПК с архитектурой x86.

Эти факторы приведут к созданию более стильного и мощного ПК на базе Arm с лучшим временем автономной работы. Платформы Apple и Windows PC станут высокотехнологичным расширением платформ смартфонов и планшетов. Они будут предлагать больше функций и иметь доступ к более широкому набору приложений.

Apple и Microsoft вкладывают значительные средства в миграцию программного обеспечения на ПК на базе Arm. Этот код включает в себя вывод ИИ, виртуальную реальность и значительные улучшения для фотографии, видео и аудио в реальном времени. Wikibon прогнозирует, что поставки ПК на базе Arm значительно увеличатся во второй половине этого десятилетия и к концу десятилетия составят около 300 миллионов ПК ежегодно. Wikibon считает, что ПК на базе Arm повысят производительность пользователей.

В этом прогнозе есть два важных предостережения: он предполагает, что поставщики x86 не изменят значительно свои стратегии проектирования и производства в начале этого десятилетия и что Apple и Microsoft продолжают активно инвестировать в ПК на базе Arm и его программное обеспечение. экосистема.

История ПК в горшке

В начале

В 1990 году было отгружено около 20 миллионов ПК, и поставки увеличивались примерно на 15% каждый год, пока поставки ПК не достигли своего апогея в 2011 году. 2011. Дуополия «Винтел» Intel и Microsoft улучшала производительность и соотношение цены и качества чипов Intel каждые восемнадцать месяцев, а функциональность Microsoft Windows новыми выпусками через 3-4 года. Windows стала де-факто базой как для потребительских приложений для ПК, таких как игры, так и для бизнес-приложений, таких как Lotus 123, позже узурпированных Excel.

За этот период роста Microsoft удалось интегрировать ряд инструментов повышения производительности бизнеса в Microsoft Office и стать программным левиафаном. Microsoft разработала NT, которая позволяла использовать одну и ту же базу Windows для серверов и ПК. Медленно Intel и Microsoft увеличивали функции и скорость серверов по сравнению с поставщиками вычислений с сокращенным набором инструкций или RISC снизу вверх.

Затем появился Linux

Линус Торвальдс создал Linux с открытым исходным кодом в 1991, и она быстро стала стандартной операционной системой для серверов. Red Hat предлагает услуги по обслуживанию и обновлению. Функциональность и платформы, поддерживаемые Linux, росли как снежный ком. Microsoft Windows Server был слабее. В марте 2003 года SCO Group, финансируемая Microsoft, обвинила IBM в нарушении авторских прав на UNIX. Цель Microsoft состояла в том, чтобы объявить вне закона весь код с открытым исходным кодом. Открытый исходный код победил в суде и в отделах информационных технологий.

Linux стал базой для большинства разработчиков. Apple использовала его с процессорами Arm при историческом анонсе iPod Nano в 2006 году. Два года спустя он стал базовой iOS в iPhone. Google использовала процессоры Linux и Arm для разработки Android, и Linux был на пути к доминированию на рынках потребительских товаров и устройств.

При создании Amazon Web Services Inc. она использовала программное обеспечение с открытым исходным кодом и Linux в качестве основы для создания платформы AWS. Когда Microsoft серьезно инвестировала в облачные вычисления, Сатья Наделла в роли директора по облачным вычислениям, а затем в качестве исполнительного директора, начиная с 2014 года, представил Linux в качестве основной операционной системы.

Дуополия Intel-Microsoft разделилась на серверы, причем Intel стала победителем более чем в 90% серверов. На ПК это сохранилось. Однако с 2011 года число ПК неуклонно сокращается. Вопрос в том, почему.

Почему ПК отказывается?

2008 год был годом iPhone. Продажи смартфонов резко возросли. Потребительские и корпоративные бюджеты, данные и время пользователей перенесены на смартфоны и планшеты. Время, проведенное за ПК и в Интернете с ПК, сократилось по мере того, как системы на базе Arm становились все более сложными благодаря постоянному совершенствованию. Время между покупками новых ПК стало больше, а нововведений в выпусках операционных систем для ПК стало меньше.

После того, как бывший генеральный директор Стив Балмер создал Microsoft, Сатья Наделла ясно дал понять, что каждая линейка продуктов Microsoft должна быть самостоятельной. Его первое объявление, когда он вступил в должность в 2014 году, состояло в том, что он выпустил поддержку Microsoft Office на Apple iOS и перевел ее на модель непрерывной подписки с OS365. Вскоре это распространилось на все ОС, и Windows потеряла свою монополию на Microsoft Office.

В то же время Windows 10 вышла с моделью непрерывного улучшения — последней версией Windows. Сочетание Windows 10 и ценового давления на производителей ПК помешало Linux закрепиться на ПК.

Однако Windows 10 оказалось недостаточно, чтобы остановить сокращение объемов ПК. Каждый год, начиная с 2011 года, восемь лет подряд годовые темпы роста отгрузок снижались чуть более чем на 4%. Бывают дикие праздники, когда квартал показывает положительный рост. Например, четвертый квартал 2019 г.выросли на 5% в связи с прекращением Microsoft поддержки Windows 7 11 января 2020 года.

Рост продолжался за один квартал до первого квартала 2020 года, когда поставки сократились по сравнению с предыдущим кварталом более чем на 9%. Пресса и аналитики много раз предсказывали ПК, что новая эра ПК не за горами. Microsoft провела множество маркетинговых кампаний для ПК, но безрезультатно.

Преимущества ПК на базе Arm

Объем отгруженных процессоров на базе Arm в 10 раз больше, чем процессоров x86. Этот факт, наряду с отделением производства процессоров на базе Arm от проектирования, привел к тому, что компании по производству процессоров опережают Intel по крайней мере на два поколения. Apple перейдет на 5-нм техпроцесс в 2020 году, тогда как большинство поставок ПК с архитектурой x86 приходится на 10- или 14-нм техпроцесс. В результате Arm-процессоры имеют более высокую производительность, более низкую стоимость, более низкое энергопотребление и лучшую функциональность.

Apple PC и macOS

Компания Apple работает на рынке высокопроизводительных ПК. В 2019 году Apple поставила 18 миллионов ПК, что на 6,9% больше. Ее выручка составила 22,9 млрд долларов, что на 13,5% больше, при средней цене продажи более 1200 долларов за ПК. Средняя цена продажи, без учета Apple, составляла 460 долларов за ПК.

На WWDC в понедельник Кук объявил, что Apple перейдет на ПК на базе Arm в течение следующих двух лет. SoC на базе Arm — это то же семейство, разработанное Apple, что и iPhone и iPad. Преимущество ПК на базе Arm заключается в гораздо меньшем энергопотреблении при той же производительности, что позволяет увеличить вычислительную мощность, увеличить время автономной работы, сделать ПК более изящным или скомбинировать их.

Процессоры на базе Arm также могут включать архитектуры гетерогенных вычислений для решения приложений логического вывода ИИ, таких как улучшение фотографий в реальном времени, рендеринг фильмов в реальном времени и улучшение звука в реальном времени.

Возможно, самая захватывающая возможность — это виртуальная реальность с использованием потребительских ультрафиолетовых и инфракрасных сканеров, датчиков Time of Flight (ToF) и специализированного оборудования на базе Arm. Эта комбинация может превратить виртуальную реальность из ужаса, вызывающего головную боль, в действительно захватывающий опыт.

Наконец, использование технологий на базе Arm позволяет запускать все приложения для iPhone и iPad на ПК Mac с возможностью постоянного подключения к Wi-Fi и 4G LTE, а в конечном итоге и к 5G. Можете ли вы представить поколение Z, принявшее что-то меньшее?

ПК на базе Microsoft Arm

Рис. 1. Процессор Microsoft SQ1 на базе Arm
Источник: Microsoft 2020. Разработка процессора была совместным проектом с Qualcomm.

Microsoft имеет небольшую долю на рынке ПК в размере 6,8 миллиарда долларов. Тем не менее, это крупнейший поставщик программного обеспечения и услуг на рынке ПК. Движущей силой стремления Microsoft к ПК на базе Arm является превращение рынка ПК из падающего рынка в растущий рынок и, следовательно, увеличение доходов от программного обеспечения и услуг для ПК.

У Microsoft те же цели, что и у Apple. Он хочет перевести свою текущую платформу ПК на процессоры на базе Arm, которые предлагают лучшее соотношение цены и качества, постоянное подключение и улучшенную архитектуру для приложений Matrix в реальном времени. Кроме того, он хочет, чтобы Windows запускала приложения на базе Arm, которые в настоящее время работают на платформах iOS и Android.

В 2020 году Microsoft представила Surface Pro X с процессором Microsoft SQ1 на базе SoC Qualcomm Snapdragon 8cx. Отчеты о производительности хорошие, соединение LTE отличное, а время автономной работы в течение всего дня убедительное. Тем не менее, поддержка программного обеспечения все еще находится в стадии разработки. Microsoft прямо заявила об этих недостатках:

• ПК на базе Microsoft Arm запускают 64-разрядные (Arm64) приложения, 32-разрядные (Arm32) приложения или 32-разрядные (x86) приложения в режиме эмуляции. В настоящее время 64-разрядные (x64) приложения не работают. Начало 2021 года — запланированная дата для эмулятора x86-64bit.
• Драйверы для оборудования, игр и приложений будут работать, если они разработаны для ПК на базе Arm под управлением Windows 10.
• Некоторые игры не работают.
• Приложения, которые настраивают интерфейс Windows, могут не работать.
• Некоторое стороннее антивирусное программное обеспечение не устанавливается. Доступно альтернативное программное обеспечение Microsoft для обеспечения безопасности.
• Факсы и сканирование Windows недоступны.

Эти недостатки также являются ориентиром для полной поддержки Windows процессоров на базе Arm. Microsoft, похоже, стремится к тому, чтобы это произошло, как с программистами, так и, возможно, с помощью специальных цен на программное обеспечение, чтобы стимулировать новых поставщиков ПК на базе Arm.

Работа Microsoft с Qualcomm привела к созданию менее мощных и недорогих SoC Qualcomm, таких как SoC 8c и 7c. Эти процессоры позволят производителям ПК разрабатывать ПК начального уровня на базе Arm.

Microsoft потребуется добавить функции для поддержки передовых архитектур гетерогенных вычислений, которые позволят выполнять рабочие нагрузки Matrix на ПК. Рабочие нагрузки Matrix будут включать искусственный интеллект для логического вывода в реальном времени для виртуальной реальности. улучшение фотографий и видео и тому подобное. Как и Apple, Microsoft сделает эту функциональность доступной на ПК x86 с более низкими ожиданиями по производительности.

Прогнозы ПК на базе Arm

Основываясь на стратегиях Apple и Microsoft, Wikibon спроецировал два сценария ПК.

1. Первый отражает предположение о том, что Apple и Microsoft не активно поддерживают процессоры на базе Arm для iOS и Windows. Раздел озаглавлен «История и прогнозы поставок ПК только для x86» ниже.
2. Второй сценарий предполагает, что Apple и Microsoft активно инвестируют в программное обеспечение, чтобы свести к минимуму накладные расходы при переходе с x86 на процессоры на базе Arm. Раздел озаглавлен «Поставки ПК на базе Arm переворачивают корабль» ниже.

История поставок ПК только для x86 и прогноз

На рис. 2 ниже показан прогноз Wikibon по поставкам ПК без активной поддержки со стороны Apple и Microsoft в сценарии только x86:

© Wikibon, 2020. Этот прогноз предполагает, что стратегии проектирования и производства поставщиков x86 не изменятся, а Apple и Microsoft не будут инвестировать в переход на процессоры на базе Arm.

По оси Y на рис. 2 показано количество ПК, поставляемых каждый год, начиная с 2009 г.– 2019 г. в виде синих столбцов по оси X. Wikibon прогнозирует, что поставки ПК с архитектурой x86 продолжат снижаться на 6,9% с 2020 по 2030 год. В этом прогнозе есть два предположения:

1. Стратегии проектирования и производства поставщиков x86 не меняются. Они продолжают разрабатывать и производить процессоры x86.
2. Apple и Microsoft не вкладывают активные средства в средства миграции на процессоры на базе Arm. Викибон считает это предположение маловероятным.

И Apple, и Microsoft являются крупными поставщиками программного обеспечения и услуг для своих платформ ПК, и увеличение поставок ПК может компенсировать ожидаемое снижение количества лицензий на программное обеспечение и облачных сервисов. Этот результат имеет большое значение для обеих компаний, и особенно для Microsoft, с ее доминированием Windows на рынке ПК. Это подводит нас ко второму сценарию.

Поставки ПК на базе Arm разворачивают корабль вокруг

На рис. 3 показан прогноз Wikibon, предполагающий активную поддержку со стороны Apple и Microsoft по переходу iOS и Windows на поддержку процессоров на базе Arm. Кроме того, они помогут независимым поставщикам программного обеспечения переместить 10% лучших приложений, чтобы они хорошо работали в операционных системах с поддержкой Arm, и предоставят функции эмуляции, позволяющие работать большинству приложений.

Рис. 3. ПК на базе Arm обеспечивает рост ПК
Источник: © Wikibon, 2020. Этот прогноз предполагает, что стратегии проектирования и производства поставщиков x86 существенно не меняются, а Apple и Microsoft переносят iOS и Windows, а экосистема для поддержки процессоров на базе Arm.

На рисунке 3 по оси Y количество отгруженных ПК на базе архитектуры x86 показано синим цветом, а количество ПК на базе Arm — зеленым. Microsoft уже представила ПК на базе Arm и обновила Windows 10, чтобы обеспечить необходимую поддержку. В период 2020–2024 гг. поставки ПК остались на прежнем уровне, в то время как программное обеспечение для ПК на базе Arm было усовершенствовано, а независимые поставщики программного обеспечения перенесли основные пакеты.

Wikibon прогнозирует, что рост ПК на базе Arm с 2024 года будет чрезвычайно быстрым благодаря выпуску новых продуктов для ПК, которые тоньше, мощнее, меньше нагреваются и поддерживают архитектуру гетерогенных вычислений для поддержки матричных рабочих нагрузок всех типов. , включая виртуальную реальность. В то же время Wikibon прогнозирует, что поставки ПК с архитектурой x86 значительно сократятся.

Apple только что объявила, что macOS Big Sur будет полностью поддерживать ПК на базе Arm в 2020 году, а в 2020 году поставит новый высокопроизводительный ПК с архитектурой x86. В нем указано, что полный переход на Big Sur и ПК на базе Arm будет завершен. в 2021 году. Apple также настоятельно рекомендовала, чтобы macOS продолжала полностью поддерживать процессоры Intel в течение длительного времени.

Цель Microsoft в поддержке Arm состоит в том, чтобы превратить ПК с Windows из платформы, находящейся в упадке, в платформу для роста объемов, как показано в правой части рисунка 3. Wikibon считает, что Microsoft и другие поставщики программного обеспечения для ПК могут увеличить общее количество доступных рынок лицензий ОС, лицензий приложений и облачных сервисов поддержки примерно на 750 миллионов единиц. Если компьютеры Apple и Microsoft Windows должны оказать влияние на новые области роста, такие как виртуальная реальность, необходимо внести существенные изменения в классическую архитектуру ПК. Кроме того, возможность запуска программного обеспечения для смартфонов и планшетов на базе Arm непосредственно на ПК на базе Arm может изменить правила игры.

Выводы

История иногда повторяется. Intel стал доминировать в ПК. Затем компания использовала более низкую стоимость процессоров x86, чтобы медленно доминировать на рынке серверов снизу вверх. Поставщики RISC сконцентрировались на высокопроизводительных процессорах верхнего сегмента рынка. Теперь у них небольшая доля (3,5%) доходов от серверов. Анализ Wikibon показывает, что в 2019 календарном году 91% доходов от серверов приходилось на серверы x86.

Мы видели, что процессоры Arm заняли нижние позиции потребительского бизнеса и нижние сегменты рынка корпоративных устройств. Процессоры на базе Arm теперь поставляются в 10 раз больше, чем чипы x86, и в настоящее время обогнали Intel по производительности. Предыдущее исследование Wikibon показывает, что Arm составляет около 25% стоимости и 25% энергопотребления процессоров x86 при примерно такой же производительности.

Причиной такого сокращения является дезагрегация процессорной отрасли: такие компании, как Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp., NXP Semiconductors N.V. и Samsung Electronics Co. Ltd., сосредоточены на производстве, а Arm — на разработке процессоров. Эта дезагрегация привела к более быстрому циклу разработки, примерно вдвое меньше, чем в классическом периоде x86. Крупные компании, такие как Apple, AWS, Google LLC, Nvidia Corp., Microsoft, Qualcomm Technologies Inc. и даже Tesla Inc., разработали свои процессоры на базе Arm, предназначенные для их программного обеспечения.

Apple и Microsoft решительно переходят на процессоры на базе Arm с более высокой производительностью, меньшим энергопотреблением, меньшей стоимостью и более тонким форм-фактором. Новые матричные рабочие нагрузки с искусственным интеллектом улучшают фотографии, звук, видео и вводят в виртуальную реальность. Гетерогенные архитектуры выполняют рабочие нагрузки Matrix на два порядка быстрее, чем x86. И Apple, и Microsoft предоставят одинаковые функциональные возможности ПК на базе Arm на ПК с архитектурой x86, но с более низкими ожиданиями по производительности.

Wikibon полагает, что ПК на базе Arm оживят платформы Apple и Microsoft PC и повысят производительность пользователей. В результате во второй половине этого десятилетия они сильно вырастут.

Действие

Поставщики ПК должны принять стратегическое решение. Они могут пойти по пути поставщиков RISC/Unix в 1990-х и остаться последним выжившим. Или они могут согласиться с экономикой объема и поручить своим лучшим инженерам заново изобрести ПК на базе Arm.