苹果换芯简史：芯片如何改变苹果的电脑产品线？

原标题：苹果换芯简史：芯片如何改变苹果的电脑产品线
Mac走入了一个新的纪元。
今天凌晨，苹果发布了第一款用于Mac的自研ARM架构CPU，M1。同时发布的还有三款搭载M1芯片的新电脑：MacBookAi、MacBookPo、和Macmii。
5个月前的WWDC上，苹果宣布Mac未来将不再使用X86架构的英特尔处理器，转而使用苹果自研的ARM架构芯片。在苹果34年造电脑的历史里，这样的转换发生过三次。每一次转换，紧随其后的都是一场计算机革命。
30年后，苹果不再满足于其他厂商设计的芯片，开始自己为Mac打造CPU。过去十几年苹果自研芯片的技术积累，终于在Mac上开花结果。
从AppleII到Macioh：性能飞跃
苹果的诞生，和一款芯片的推出密不可分。
这款芯片脱胎于1971年摩托罗拉公司开发的6800芯片。当时还没有个人计算机的概念，摩托罗拉希望把6800芯片放进面向企业的大型计算机中。所以摩托罗拉非常注重这款芯片的全面性，在内部集成了包括ROM、RAM、各种接口，希望惠普等计算机制造商能够更方便地利用6800设计电脑。
但6800太贵了，大部分客户都望而却步。而且，当时负责设计6800的团队发现，大部分用户对芯片性能、指令集的需求，只相当于6800的一小部分。所以整个产品团队开始尝试对芯片进行精简，缩小尺寸、改进功能，以及最重要的，降低成本。
1975年，MOSTechology6502处理器问世。它的价格只相当于6800的六分之一，远低于当时英特尔的竞品。这款芯片因为极高的性价比，被用于各种知名产品，包括雅达利2600游戏机、任天堂红白机，最终引爆了80年代的家用计算机革命。
苹果成为了这场革命的排头兵。1976年，史蒂夫沃兹尼亚克和乔布斯一起，基于6502这颗芯片开发了AppleI，一年之后，他们又推出了经过改进的AppleII，同样搭载这颗6502。
AppleII成为了历史上第一款大获成功的个人电脑，这很大程度上要归功于6502相对较低的价格。AppleII的后续改款产品一直卖到90年代，采用的芯片也一直都是6502的衍生产品。

AppleII是历史上第一款取得广泛成功的个人电脑，图中展示的是其后续改款AppleIIplu｜Wikipedia
如果说6502开启了个人电脑时代，苹果的第一次芯片架构转换，则开启了图形界面的时代。
1984年，苹果推出了Macioh电脑。这是苹果第一款搭载图形界面，并配备鼠标的个人电脑。它开创了很多历史，搭载了第一版的macOS当时叫Syem1.0，和文件管理应用访达Fide。

Macioh电脑｜Apple
一切同样要归功于Macioh所搭载的芯片，Mooola68000。它是历史上最早一批使用32位指令集的处理器之一。相比AppleII上6502的8位，改变可不是翻四倍那么简单。位元提升四倍，意味着处理器一次能处理的最大数，从2的8次方变成了32次方。
芯片的性能的指数增长，使图形界面成为了可能。尽管初代Macioh因为成本居高不下等各种原因，并没有取得成功，但它打开了未来的大门。直到今天，macOS里仍然沿用着很多初代Macioh的设计。
70、80年代芯片性能的突飞猛进，让苹果的很多产品构想，变成了现实。
PowePC和英特尔：效率提升
进入90年代，苹果开始走入低谷。
采用68000系的Macioh虽然开创了个人电脑采用图形界面的先河，但由于成本居高不下，加上性能落后，没能成为个人电脑领域的主流。IBM68000系列芯片相比同时期英特尔的80386CPU大幅落后，逐渐成为Macioh向前发展的障碍。
1994年，正值Macioh诞生十周年之际，苹果决定转向，下一站，PowePC。
PowePC诞生于1991年，这一次，苹果直接参与了它的创立。PowePC架构由苹果、IBM和摩托罗拉三家参与创立，最早的目的是缩减指令集，以提升芯片效率，降低成本。
PowePC架构CPU因为精简的结构和指令集，使它拥有极佳的能效比。PowePC架构芯片后来被用在多款游戏主机上，包括任天堂的GameCube和Wii、索尼PS3以及微软的Xbox360。
1994年发布的PoweMacioh是第一台搭载PowePC处理器的苹果电脑，它追赶上了此前几年里，苹果电脑在性能上和英特尔的差距，一经推出就备受欢迎。仅一年后，PoweMac就几乎完全取代了此前的老Macioh。

早期的PoweBook笔记本｜Apple
之后，苹果基于PowePC处理器推出了一系列产品，包括多款PoweBook笔记本。尽管这些苹果电脑在技术和商业上都获得了一定成功，但整个个人电脑市场却在迅速下沉。越来越多的电脑制造商开始推出价格极低的电脑产品，加上当时微软刚刚推出了Widow95，极大增强了兼容机的软件功能，缩小了与Mac之间的体验差距。
再次陷入困局的苹果，召回了乔布斯。1996年，乔布斯回归苹果，回归后不久，他就将JoyIe提拔为设计部门的领导。两人在PowePC芯片的基础上，开发了一系列具有划时代意义的Mac产品：包括iMacG3、PoweBookG4和PoweMacG5。
多彩机身的iMacG3被视为苹果第一款强调工业设计的硬件产品，帮助苹果扭亏为盈。PoweBookG4则第一次在笔记本电脑上采用了金属机身，视觉上已经与今天的MacBook有很多相似之处。至于PoweMacG5，则确立了苹果做高性能电脑的思路，今天的MacPo，很大程度上就是脱胎于PoweMacG5。

iMacG3成为乔布斯重新主导苹果产品设计的一个标志｜Apple
出于对能效比的考量，苹果选择了PowePC，也是因为同样的原因，苹果抛弃了PowePC，它的功耗太高了。进入21世纪，乔布斯认为计算设备进化的趋势在于轻量化。PowePC架构最新的G5CPU太热，笔记本电脑无法驾驭。而同时期的英特尔奔腾芯片，可以搭载更多核心，能效比更高，可以满足MacBook的需要。
2005年的WWDC上，乔布斯宣布停止使用PowePC芯片，转而使用英特尔的X86架构CPU。
转变的过程并不轻松。2005年，苹果的用户和开发者技术已经比80年代、90年代扩大了太多倍，如何协调好转变的过程就至关重要。所以苹果推出了一个模拟器系统罗赛塔Roea，用于模拟运行PowePC架构下的软件。
过程虽然艰难，但苹果很快收获了它想要的结果。正式转向英特尔芯片两年后，2008年，乔布斯从一个信封里抽出了那台令世界为之震惊的MacBookAi，将笔记本电脑的轻薄性带入了新的纪元。此后数年里，MacBook一直是轻薄和长续航的代名词。

将轻薄带向极致的MacBook｜Apple
2015年，苹果发布了一款极致轻薄，采用无风扇设计的heewMacBook。它采用英特尔的酷睿M处理器，是苹果推出过最轻薄、便携的电脑产品。但因为散热、续航表现不佳，heewMacBook在推出三代后就不再更新，并于2019年7月下架。
不少人认为，heewMacBook在轻量化道路上探索受阻，是苹果最终决定抛弃英特尔，转而自研芯片的关键原因。
自研芯片时代
在追求高性能，低功耗的道路上，苹果完成了一次又一次跨越。最后，它决定自己动手，丰衣足食。
基于ARM架构，5m制程工艺，M1芯片几乎碾压了之前Mac上搭载的英特尔处理器。
搭载M1的MacBookAi，采用了无风扇散热的设计。因为M1只需要四分之一的功耗，就能实现PC笔记本的峰值性能。相比前一代MacBookAi搭载的英特尔处理器，M1的峰值性能提升了3.5倍。
在产品宣传片里，苹果强调这款产品非常冷静，运行起来几乎不烫。同时，更低的功耗也让新款MacBook的续航得到了大幅提升。

M1芯片标志着一个新时代的开始｜Apple
过去10几年，苹果将iPhoe上的A系列芯片，做成了同代性能最好的移动处理器。所以当苹果开始为Mac打造芯片，除了性能和功耗的领先，苹果还能将它过去积累的诸多技术优势，整合进新的Mac。M1搭载了的神经引擎，让Mac也能拥有强大的机器学习性能。同时，M1还能配合最新的macOSBigSu，提供更好的安全、加密功能。
以往苹果每一次切换芯片架构，紧接着而来的就是硬件设计的颠覆。切换芯片架构是一件非常麻烦、非常困难、代价非常大的事情，很少有哪个电脑厂商，会像苹果这样频繁切换。但苹果的每一次切换，都相当于一次解封，更强的芯片，能解放产品设计师的想象力，推动Mac朝着更远的地方进化。
在这场发布会的末尾，库克说：我们对2021年充满期待，将会给用户带来更多惊喜体验。
毕竟，这只是Mac自研芯片时代的第一天。
头图来源：Apple
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