W listopadzie 2020 roku firma Apple zaprezentowała nową linię komputerów z serii MacBook Air MacBook Pro oraz Mac Mini. Nowością zastosowaną w tych komputerach jest autorski chip M1 projektu firmy Apple. Jednakże dla firmy Apple taka zmiana to już nie nowość. W przeszło czterdziestoletniej historii firmy takich zmian było aż cztery.
Z tego artykułu dowiesz się o:
- Początkach firmy Apple
- Procesorach z serii MC68000
- Procesorach PowerPC
- Procesorach Intela
- Oprogramowaniu Rosetta
- Procesorach Apple Sillicon (M1)
Początki firmy Apple
W 1976 roku firma Apple zaprezentowała pierwszy komputer Apple-1 (Apple I) z procesorem MOS Technology 6502, zwany również Apple Computer 1. Procesor był 8-bitowy, ale oferował dość duże możliwości, jak na tamte czasy. W cenie 1/6 procesorów konkurencji, na początku lat 80., firma zrewolucjonizowała rynek komputerów domowych.
Procesor MOS Technology 6502 o taktowaniu 1 MHz i 4 KB RAM był używany w komputerach zarówno Apple, jak i innych znanych marek tamtych czasów, takich jak Atari, Commodore, a także w konsolach Nintendo. Apple zaoferowało 3 modele komputerów z tym procesorem – Apple I, różne wariacje Apple II i Apple III. Ostatni komputer z procesorem 6502, który został wyprodukowany w październiku 1993 roku, czyli po ponad 17 latach od pierwszego modelu Apple.
Procesory z serii MC68000
Komputery z poprzedniej generacji korzystały z interfejsu tekstowego, jednak pierwsza dekada lat 80. XX wieku przyniosła zmiany. Firma Apple zainspirowana graficznym interfejsem użytkownika firmy Xerox, stworzyła dwa nowe komputery – Apple Lisa oraz Macintosh. Skutkowało to zwiększonym zapotrzebowaniem na wydajniejsze procesory, którym już 8-bitowe układy MOS 6502 nie były w stanie sprostać. Wybór padł na firmę Motorola i jej rodzinę procesorów MC68000 16-bitowych. Efektem tego były zmiany, gdyż oprogramowanie ze starszych komputerów było niekompatybilne z nowymi. Jedyną drogą kompatybilności była sprzętowa karta ze starszym procesorem. Druga połowa lat 80. była już zdominowana przez Macintoshe.
Procesory POWERPC
Kolejna zmiana nadeszła w roku 1994. Po 10 latach, mimo wielu wersji procesorów Motorola 68000 (zarówno 16 jak i 32 bitowych), rosnący apetyt na zapotrzebowanie mocy w nowych dziedzinach, jakie pojawiły się na komputerach osobistych takich jak: obróbka cyfrowa obrazu, obróbka dźwięku, montaż wideo i wiele innych, sprawiły, że dotychczasowe procesory nie był w stanie temu sprostać.
Firma Apple zmieniła platformę z procesorów Motorola serii MC68000 na procesory PowerPC. Ciekawostką jest fakt, że firma Apple już w 1991 roku zawiązała sojusz AIM z IBM i Motorolą w celu stworzenia nowego procesora bazującego na architekturze RISC (Reduced Instruction Set Computing). W przeciwieństwie do mniej efektywnych, ze względu na rozbudowane listy rozkazów procesory w architekturze CISC, w tamtym czasie reprezentowane m.in. Intel.
Pozwoliło to stworzyć w tamtych czasach komputery Power Macintosh, które były szybsze w benchmarkach od procesorów w architekturze Intel Architecture 32. Procesory PowerPC były też stosowane z innymi markami komputerów i systemami takimi jak: Windows NT, OS2 Warp IBM, jednak nie zdobyły takiej popularności jak komputery Apple. Jedną z przyczyn był brak aplikacji pisanych pod tę architekturę.
Firma Apple była dobrze przygotowana do zmiany, tworząc oprogramowanie w architekturze Fat binary (inaczej wieloarchitekturowe), czyli w dużym skrócie, programy które zawierały w sobie kod na obydwie platformy – w tym wypadku Motorola MC68000 i PowerPC. Pozwalało to w okresie przejściowym na używanie programów zarówno na starszych komputerach, jak i na nowszych. Aplikacje były zdecydowanie większe niż wersje na pojedynczą architekturę, stąd właśnie w nazwie FAT. Procesory PowerPC emulowały instrukcję procesorów 68k, tak więc dla użytkownika było to transparentne i pozwalało na używanie dotychczasowego oprogramowania.
Procesory Intel – historia
Przejście na nową architekturę nastąpiło w 2005 roku, podczas konferencji Apple WWDC Steve Jobs oznajmił, że w czerwcu 2006 roku nowe komputery Apple będą wyposażone wyłącznie w procesory Intela. Nastąpiło to zdecydowanie szybciej, gdyż już 12 stycznia 2006 roku. Podczas konferencji developerzy otrzymali devkity (zestawy komputerowe dla programistów) wyposażone w procesor Pentium IV, tak aby być gotowym na wdrożenie nowych wersji programów. Wtedy również zadebiutował Xcode, który do dziś jest podstawowym narzędziem programistycznym do tworzenia aplikacji.
Przyczyn zmiany architektury było kilka. Z najważniejszych należy wymienić brak szybszych procesorów w stacjach roboczych PowerMac. Firma IBM nie była w stanie wyprodukować szybkich procesorów. Analogiczna sytuacja miała miejsce w wypadku laptopów. Tu z kolei Motorola nie była w stanie przekroczyć bariery prędkości 2 GHz oraz zachowania miniaturyzacji, a zarazem energooszczędności.
Spowodowało to, że notebooki spod znaku jabłuszka zaczęły odstawać od konkurencji, a w tamtych czasach już stanowiły duży procent ogólnej liczby komputerów.
Oprogramowanie Rosetta
Nowością była Rosetta, czyli oprogramowanie które w dynamiczny sposób tłumaczyło instrukcje z procesorów PowerPC na Intela. Pozwalało to na uruchamianie większości programów napisanych na starsze procesory, na procesorach Intela. Po 3 latach wyszedł pierwszy system, który wspierał już tylko platformę Intela, rezygnując z obsługi procesorów PowerPC. Rosetta przestała być dostępna w systemie 10.7 wydanym w czerwcu 2011 roku, a więc 5 lat po zakończeniu migracji. Ostatnim programem wspieranym na procesorach PowerPC był iTunes w 2012 roku.
Procesory Apple Sillicon (M1)
Po 14 latach obecności Intela na platformie Apple, firma zapowiedziała kolejny proces przejścia na nowe procesory. W tym wypadku odchodzącym procesorem jest Intel x86-64, którego następcą jest procesor ARM 64 bit. Proces jest zaplanowany na 2 lata.
Dla Apple procesory ARM nie są nowością, gdyż już w 1993 roku w PDA Newton zostały użyte po raz pierwszy. Później były konsekwentnie używane w iPodach (od 2001 r.), iPhone’ach (od 2007 r.) .
Od 2010 roku produkowane są procesory ARM projektowane samodzielnie przez Apple i obecne w iPhone, iPad, iPod, Apple TV, Apple Watch , a także w urządzeniach typu AirPods, Beats i HomePod.
Pomiędzy 2016 a 2020 rokiem w komputerach były obecne koprocesory Apple ARM.
Procesor bazuje na technologii procesora A14 obecnego w iPhone’ach 12, jednak ma zdecydowanie większą wydajność. Procesor posiada 8 rdzeni oraz zintegrowany 8-rdzeniowy układ graficzny obsługujący 8 lub 16 GB pamięci RAM. Procesor zawiera również 16-rdzeniową jednostkę Neural Engine oraz procesor sygnałowy, kontroler dysku SSD, kontroler Thunderbolt, a także Secure Enclave.
Kompatybilność aplikacji
Większość aplikacji wychodzi jako Universal Apps – podobnie jak 15 lat temu, aplikacje są wydawane jako uniwersalne, czyli w aplikacji jest zawarty kod dla procesora Apple i Intel. Tak więc osoby posiadające sprzęt z procesorem Intel nie muszą się martwić o kompatybilność.
Nowością jest Rosseta 2, która jest rozwinięciem technologii Rosetta, tylko w odniesieniu do nowej technologii. Pozwala na uruchamianie (translacje kodu w czasie rzeczywistym) aplikacji pisanych na procesory Intela na nowym Macu. Tak więc jeśli jakaś aplikacja nie została skonwertowana na uniwersalną lub developer nie przewidział nowej wersji, to ta technologia pozwala nam zachować kompatybilność.
Podsumowanie
Jak widać na powyższych przykładach firma Apple, jak żadna inna, ma doświadczenie w zmianach platform procesorowych. Począwszy od 1994 roku firma zapewniała kompatybilność przy każdej zmianie, co pozwalało na płynne przejście na nowe procesory.
Wprowadzenie własnych procesorów pozwoli firmie wdrażać nowe technologie, które będą szły w parze z rozwojem oprogramowania. Uniezależnienie się od zewnętrznego vendora pozwoli też optymalniej zarządzać łańcuchem dostaw i tym samym zapewnić większą dostępność sprzętu.