苹果Apple Silicon的下一步会往哪边走?

2008年4月,Apple以2.78亿美元的代价,收购了一间无晶圆厂芯片设计公司(FablessDesignHouse),得到150名天才工程师,那间公司叫做P.A.Semi,位于美国加州SantaClara(也刚好是Intel总部所在地),创立于2003年,由曾在2003年获颁IEEESolidStateCircuitsAward的芯片设计大师DanielW.Dobberpuhl所成立 。今日Apple的A系列与M系列处理器之所以能够有今天的表现与地位,除了封闭性生态系统带来的先天优势,P.A.Semi团队绝对居功厥伟 。
DanielW.Dobberpuhl早在1976年就加盟DEC,参与过80年代这间公司最成功的产品MicroVAX(将大多数的VAX复杂指令转由软件仿真,处理器碰到这些指令就触发例外,让操作系统搞定,结果芯片总面积缩小到五分之一,还足以提供90%原生VAX效能),也历经过对后世影响深远的DECAlpha21064与StrongARM 。在这之前,随着StrongARM从DEC移转给Intel,DanielW.Dobberpuhl也创立了SiBytes,专注于MIPS指令集的高速网络处理器,在2000年被Broadcom并购 。他本人在2019年10月26日辞世,享年74岁 。
为何要特别提这件事?因为同样待过DEC(Alpha21164,21264)的「处理器游侠」JimKeller在1999年入职SiBytes,接着在Broadcom担任首席架构师,又在2004年转战P.A.Semi任职工程副总裁,在DanielW.Dobberpuhl的领导下,累积了低功耗RISC处理器的设计经验,直到2008年P.A.Semi被Apple并购,也仍留在Apple服务一段不短的时日,参与了A4和A5的研发工作 。
其PA6T核心在频率2GHz时,最高功耗不超过7W,1.5GHz时更低至4W,双核心的PA6T-1692M在频率2GHz时,整颗标准功耗仅13W,最高也不超过25W,相较于同时期衍生于服务器应用的IBMPowerPC(如PowerPC970家族),无论同频率效能(SPECCPU2000)和能耗比,均享有压倒性的优势 。
苹果Apple Silicon的下一步会往哪边走?
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这一页的内容非常的震撼,只要有经历过2005年的科科们,或多或少都知道下面的数字,代表的是什么意思,这也是Apple愿意买下这间公司的主因 。
省电归省电,PA6T仍是货真价实的多指令派发、非顺序执行的高校能微架构,浮点运算性能尤其出色,约为同频率IBMPowerPC970的2倍 。也因此,当时不乏Apple将改用P.A.Semi产品的谣传,只不过,SteveJobs却在2005年选择了Intel 。
但这并不代表Apple不重视P.A.Semi的价值,而P.A.Semi也并非如外界的刻板印象,只想作低功耗的低阶产品 。反之,P.A.Semi的PWRficient一开始就放眼各式各样的应用,并具备强大的多核心延展性 。根据已知的规划,PWRficient将会有16核的版本 。
服务器应用也是P.A.Semi锁定的目标 。换言之,P.A.Semi的野心可归纳为1条公式:StrongARM的低功耗+Alpha等级的高效能+PowerPC指令集兼容性 。
不过Apple收购P.A.Semi后也并非一帆风顺,虽然接收了150名天才工程师,但DanDobberpuhl与数名重要的工程师,据传因对2间公司的整合方式与股票奖励不满,在2009年底先后离开了Apple,一起创立了Agnilux,不到1年的时间就被Google买走 。这次DanielW.Dobberpuhl并没有跟着进入Google,而成为机器视觉厂商Movidius的董事会主席,而Movidius则在2016年成为Intel的一部分 。
Apple吃掉P.A.Semi后,却迟迟看不到自家芯片、甚至是独创核心微架构问世,那么他们该怎么办?我们将时间轴拉回到Apple在2010年4月发表首款自研处理器A4(APL0398),其设计衍生于SamsungS5PC110A01,最主要的差别在于GPU换成Apple长期偏好的PowerVRSGX系列,但那完全一模一样的ARMCortex-A8核心却是大有来头—因为得到Intrinsity这间公司的技术加持,并延续了和Samsung合作“Hummingbird”的成果,频率从ARM公版的650MHz,一举推进到1GHz大关 。
由22名业界老兵成立于1999年、设立在美国德州奥斯汀的Intrinsity,其技术强项在于优化的WavePipeline(无锁存管线)电路设计,将其命名为FastMATH 。Apple认知到这间公司的重要性后,就马上收入囊中,但过程却极度低调,连金额都无人知悉(据说是5000万美元,但也有其他的版本),唯一可以确定的是,Apple的目的非常明确,就是为了A4处理器 。接着,出自于P.A.Semi团队的独特微架构Swift,就在2012年9月的A6堂堂登场,开启了AppleSilicon之路 。
【苹果Apple Silicon的下一步会往哪边走?】Intrinsity的FastMATH最有名的成功案例,是1颗超低功耗的MIPS32指令集处理器(请各位科科务必仔细看这张简报的内容,盲目追求简单迅速便宜的VIACentaur简直是马上逊掉了) 。Apple得到Intrinsity后,更让从P.A.Semi获得的深厚功力,提升到更高的高度 。如何将这些特殊的技术,有效应用到台积电的最新制程和设计工具,也算是Apple厉害的地方 。
爬文至此,各位亲爱的读者们,是否能够以古鉴今,猜猜AppleSilicon的下一步会往哪边走?但假使Apple当年直接用P.A.Semi的芯片打造MacBookAir,而不是连根拔起的转进Intel,那么计算器工业界的历史,恐怕就会被整个重新改写,最起码IBM的PowerEverywhere看来就不会变成幻梦一场 。
责任编辑:tzh
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