四次刮骨疗毒，苹果是无可争议的卷王！

一个做系统软件的公司，一旦选定了CPU架构，轻易是不敢更改的。

因为每次换架构，软件生态的迁移，无异于一次刮骨疗毒。

但是有一家公司，成立以来，光是CPU架构就换了4次，真是无可争议的CPU卷王。

1984年：摩托罗拉 68k

1994年：PowerPC

2006年：Intel x86

2020年：自研芯片

这家公司就是Apple。

1984年 摩托罗拉68k

20世纪70年代末，Apple II（用的是MOS Technology 6502处理器）是最受欢迎的计算机之一，尤其是在教育领域。

1981年，IBM推出PC以后，销量迅速超越Apple II。

为了扳回劣势，苹果于1983年推出Apple Lisa，尽管Lisa支持革命性的图形用户界面，但是高达1万美元的售价和可用软件的缺乏，Lisa在商业上并不成功。

在开发Lisa的同时，苹果的另外一个团队也在开发一个叫做Macintosh的项目，目标是面向消费者的，易于使用的计算机。

在乔布斯接管Macintosh项目以后，Mac变得越来越像Lisa，配备鼠标和图形用户界面，价格仅为Lisa的四分之一。

在选择CPU时，团队面临三个选择：

Intel 8088：

8位数据总线，支持640K内存，价格便宜（35美元），IBM PC也用它，生态系统很好

Zilog Z8000

16位数据总线，支持8M 内存，价格中等（55美元），用的人少，生态系统不完善

摩托罗拉68000（68K）

16位数据总线，支持16M内存，价格较贵（70美元），生态系统一般

在1983年这个时间点，苹果选择了摩托罗拉68K ,  主要是为了和IBM PC做出差异化。

另外摩托罗拉68K支持高达16M的内存，这实在太香了。

1984年，伴随着经典的《1984》广告，Mac发布，引发轰动，被《纽约时报》誉为“革命性的产品”。

从此，苹果的产品就和摩托罗拉68K结下了姻缘。

1994年 PowerPC

在过去的10年，Intel和微软结成了WinTel同盟，它们密切合作，竞相推出新品，新软件与新芯片唱和有致，完全垄断了PC产业链的高端。

不但是苹果，就连PC的发明人IBM，也被这一套组合拳打得晕头转向，根本无法招架。

于是IBM转头也和摩托罗拉，苹果也组成了一个联盟：AIM，准备和Wintel抗衡。

AIM瞄准了x86架构的一个关键弱点：使用复杂指令集（CICS），准备狠狠地打击。

此时精简指令集（RISC）发展成熟，正是街上最靓的仔。一批RISC CPU展示出了卓越的性能：Sun SPARC, DEC Alpha, MIPS，HP 的PA RISC。

所以AIM也推出了一个RISC CPU: PowerPC。

PowerPC用流水线的方式提升了性能，并且能耗更低。

但是PowerPC的指令集和摩托罗拉68K指令集完全不同，苹果需要迁移生态系统中的所有软件。

不仅所有软件都得编译，有些情况下还需要重写。

这是一个非常艰巨的任务，苹果想了两个招数：

1.模拟器

模仿摩托罗拉的CPU，相当于一个“软CPU”，让之前的软件可以在其中运行。

“软CPU”会带来巨大的性能损失，但是PowerPC性能强大，软件勉强可用

2.胖二进制文件

在过渡期间，对软件进行增肥，同时包含针对 68k 和 PowerPC 架构编译的代码，这样一个软件就可以在多种CPU上运行。

但是当时的硬盘普遍只有80M，胖二进制占有的空间非常烦人，市面上甚至出现了专门的“生意”：剥离胖二进制文件的，把在当前平台上不需要的二进制代码剥离。

总体而言，苹果向PowerPC的迁移是成功的。

Wintel联盟展开了最强烈的反击，Intel推出了具有划时代意义的奔腾芯片系列，而微软则“珠联璧合”地推出了Windows 95。

Intel和微软还分别展开了对PowerPC的分化瓦解工作，其中微软表现得尤为起劲。

AIM联盟最终分崩离析，2004年摩托罗拉退出芯片制造业务，将其半导体业务分拆为一家名为飞思卡尔半导体的独立公司。

IBM将PowerPC产品线出售给了AMCC，专注于64位的芯片设计，只给游戏机制造商提供PowerPC芯片，如任天堂的GameCube、Wii和Wii U，索尼的PlayStation 3和微软的Xbox 360。

2006 Intel x86

乔布斯回归苹果以后，相继发布了iMac, iPod, iPhone等卓越的产品，苹果再度恢复魔力。

AIM联盟虽然解散，但PowerPC还在，就是性能差，功耗高，开发速度更是缓慢，产品迟迟不能更新。

在2003年苹果推出第一代Power Mac G5时，乔布斯曾信心满满地承诺，IBM与Apple将会很快地将G5芯片提速至3.0GHz，然而IBM失约了。

反观Intel持，它总是能续以高效能、极短的开发周期，不断推出新的CPU。

对PowerPC失望的乔布斯决定，迁移到x86。

苹果再次面对软件迁移的问题，这一次，他们把原来的招数也进行了升级：

1. 把“胖二进制文件”，升级为“通用二进制文件”。

通用二进制文件来源于NeXTStep，其实和胖二进制文件差不多。

2.动态二进制翻译器Rosetta 

Rosetta 在程序运行时动态地“即时”翻译代码。

原来的应用程序是PowerPC指令集，Rosetta可以在运行时把它们翻译成等效的x86指令集和系统调用。

下面这幅图展示的是一个基于PowerPC微软Office，运行在x86上的情景。

ps : 动态二进制翻译也是龙芯为了兼容x86生态所采用的一种方式。

2020 ：自研芯片

苹果产品的最大竞争优势就是：硬件和软件的紧密集成。

现在硬件的命门捏在Intel手中，Intel CPU一旦限制供应或者推迟发布，就会极大地影响苹果的产品路线，这绝对不是长久之计。

iPhone的热销，让苹果成为这个星球上最有钱的公司，每年可以投入200多亿美元研发，这么多钱，完全可以砸出一个属于自己的CPU。

实际上，从iPhone4开始，苹果已经开始设计自己的A4芯片了。

然后是A5,A6...... Apple不断迭代，速度越来越快，性能越来越强。

这种45度的强势走势十分“恐怖”，和挤牙膏的Intel形成了鲜明对比。

终于，苹果的CPU强大到足以在个人电脑中使用了。

2020年，Apple宣布了Mac CPU的第三次转型：使用自研的M1芯片。

M1不同于标准的台式机CPU， 它是一个SoC，也就是把CPU、GPU、NPU等都集成到了一个芯片上。

M1的“秘密武器”如统一的内存架构（可以让GPU和CPU共享内存，省去了数据复制的开销），异构计算，乱序执行等让它输出高性能的同时，保持了超低的功耗。

采用M1的MacBook 就像变魔术一样，快如闪电，冷却风扇似乎永远不会打开，电池一次充电可持续使用一整天。

对于软件的兼容性，Apple驾轻就熟，Rosetta 升级成Rosetta 2，可以把Intel x86指令集实时翻译成ARM指令集。

从测试来看，Rosetta 2效果不错，虽然“翻译”有20%的性能损失，但是在强悍的M1面前，使用体验可以接受。

在苹果强大的吸引力之下，很多软件纷纷支持原生的M1，Apple的这次架构迁移恐怕要比前几次更快。

结语

国产芯片龙芯用的是自有的指令集LoongArch，花了九牛二虎之力，也无法建立繁荣的软件生态。为了兼容Intel x86 ，不得不使用类似Rosetta这样的动态翻译程序。

不仅是龙芯，参与者更加广泛的、开源的RISC-V也有类似的问题。

可是Apple这家公司，竟然把软件生态在不同架构之间迁移了四次，实在是太强悍了！

仔细想想，这和苹果封闭的生态有很大关系，苹果换了CPU架构，开发者不跟着怎么办？但是话说回来，苹果的生态比较优质，跟着苹果就是有肉吃啊，大家也乐意跟着走啊！