苹果过几天要发布「苹果芯」电脑？它或许是苹果的一次变革
Apple 「One More Thing」发布会的主角将是 Apple Silicon 版的 Mac。本文中，我想谈谈这次 Mac 新芯片、操作系统上的进化，并讨论我对这次发布会的思考。
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▍Mac 的硬件变化
过去十几年中，Mac 电脑通常采用英特尔的 CPU 与 AMD 及英伟达的 GPU 作为核心硬件。为应对过去这些年软硬件需求上的改变，Apple 还会为 Mac 增加了一颗定制的 T 系列芯片，比如 Macbook Pro 上采用的 T2，专注于保障设备安全性。
CPU、GPU 和 T 这三个芯片太过分散，且架构不同，直接后果是互相之间能交流的信息有限。那有没有更好的解决方案，让它们能协同起来做事，被统一调度，在同一时间内能一起处理共有信息？答案是有的，这个方案叫做 SoC（System on a Chip，译作「片上系统」），也就是手机芯片用了十来年的技术。
之所以这次要切换至 Apple Silicon 芯片，是因为传统的 CPU 与 GPU 的设计布局无法满足未来软件的使用的需求。以 iPhone 为例，相册中的照片被自动归为不同类别，你可以搜索「猫」「狗」这类文字来直接查找相片中的内容，这便需要手机中机器学习算法在背后工作。当你在手机上拍摄 4K 60 帧杜比视界 HDR 视频时，需要手机中对应的编码芯片来工作。类似的需求还有很多，而传统的 CPU 或 GPU 实际并不擅长这类工作，最优解便是往设备中添加许多独立且专用的芯片，用于处理这些新需求。
它的核心思想便是整合，即把所有东西都放在一起。这样芯片只需要用最好的工艺生产一遍，而不再是不同厂商将不同进度不同工艺的东西硬拼在一起。比如近年来英特尔的 CPU 工艺就在拖后腿，性能无法提升的情况下发热还很大。
Apple Silicon 芯片是苹果为接下来十几年提出的新硬件解决方案。iPhone 12 上所搭载的 A14 片上系统的是其代表，其具备下图所示的各类专用芯片。
此片上系统具备 CPU 中央处理器、GPU 图形处理器、密码加速器、神经网络引擎、视频解码器、电源管理器、机器学习加速引擎、安全组件等众多专用芯片。制造片上系统的意义在于：移除了独立制造每个芯片的不必要生产成本，降低了发热，同时还可以让每件事有专用的硬件处理，效率更高。
本次发布会上推出的 A14X 芯片，其本质是 iPhone 12 上的 A14 芯片的性能增强版。不再受限于手机的散热限制，这颗芯片会被放入更强的性能。其性能优于市面上同尺寸的其它笔记本电脑产品，会被用在 Macbook、Macbook Pro 和 iPad Pro 产品中。
2021 年中，Apple 会发布另一款代号为 Mt Jade 的性能更强的芯片 A14T，A14T 中包含了一颗自研的高性能 GPU，代号为 Lifuka。这款性能增强版的芯片会被用在新设计的 16 英寸的 Macbook Pro 以及全新设计的 iMac 产品线中。
此次硬件变革对消费者有哪些直观的感受呢？简单来说，你会发现此次发布的新设备更快、更安静。这主要得益于 A 系列片上系统相较于传统的 x86 芯片发热表现更好、工艺水平更高、且性能更强。运行效率高只是表象，其实质原因是 A 系列片上系统中各类专用芯片各司其职。
▍Mac 的软件变化
Mac 的变革，大概十几年一次。Mac 的版本号有过三次重要更新，第一次是 macOS 9，用于 20 年前的 PowerPC 时代；第二次是 macOS 10，陪伴我们走过了过去 20 年的英特尔时代；第三次是 macOS 11，匹配 Apple Silicon 芯片的时代，肩负接下来十余年的使命。
这款负责软件变革的新操作系统叫做 macOS Big Sur。我自 Big Sur 开发者版本发布的第一天便开始使用，至今已经作为主力系统使用了五个多月，本小节谈谈这个系统所带来的主观感受。
下图是 macOS Big Sur 的截图。作为本小节的主题图，我从中选取了三个点介绍这次新设计。
主题图序号 1 ：左侧边栏层级提升
Apple 在 2020 的开发者大会演讲中，鼓励开发者使用侧边栏的设计，并将这一设计沿用至 iPadOS 中。这一设计可以充分利用 iPad 更大的屏幕，同时保证应用在移动端与 Mac 端体验的一致性。若你注意看侧边栏及其后方图片的交汇处，你会发现其采用了毛玻璃半透明特效。以往毛玻璃特效仅在 iPhone 上广泛使用，这次 macOS 改版后 Apple 也将其挪到了 Mac 中。
主题图序号 2 ：图标和设计风格的转变
底边栏的改变代表了 Apple 对应用图标的重新思考。Big Sur 的图标做了两件事情，一是全部变为圆角矩形，二是图标设计风格改变。其实这两条都是为了一个目的，ARM 版 Mac 应用与所有 iOS 应用时保证图标视觉上的一性。
Big Sur 这次的图标设计即没有像 iOS 端一样完全扁平化失去细节，也没有像老 Mac 图标一样完全拟物。这次的图标设计有点像当年的 Vista 风格，是介于拟物和纯扁平之间的尝试。在视觉效果对特效的使用更加大胆，又对部分图标保留了 Mac 的原有特色。个人认为是个很有趣的尝试，下图中左侧是 Mac Big Sur ，右侧是 iOS 14 上的相册图标，你可以仔细对比。
这次 macOS 上非常值得注意的设计元素是对「材质」的使用，比如所有半透明元素上界面元素上那层 UIVibrancyEffect 层。Mac 的新图标设计也强化了图标内容的立体，叠加和材质感。同理，上图中的相册图标也可以看到。
此外，这次新图标的尝试并没有完全将图标范围拘泥于圆角矩形框中，而是允许应用适当跳脱这个框架。比如上图中的第三个 Xcode 图标，锤子突破了圆角框。总体来说，我认为这次新图标的设计变化是一次有趣的尝试。辨识度、视觉一致性提高，又在扁平和拟物中间大胆尝试，给予了未来的图标设计者很大发挥空间。
主题图序号 3 ：圆角、阴影的使用
新系统中，Apple 引入了在 iOS 设备中广为使用的阴影和圆角效果，顶部状态栏移除了以往过渡用的灰色，转向了更纯粹的黑与白。如下图所示，在浅色模式中，设置的通用菜单顶部为纯白色。实际上这个纯白色也采用了毛玻璃透明材质，在纯色或彩色背景上都显得光感更佳，且不会因过度透明而干扰人对前景信息的提取。
软件兼容性
谈完了设计，最后要说的便是由本次硬件变革对 Mac 软件选择上的赋能。之所以不再建议大家购买英特尔版本的 Mac，是因为其不具备运行绝大多数 iOS 软件的能力。英特尔处理器的版本的 Mac 兼容性更差，本质上和其对应指令集的应用匮乏有关。
新 Mac 运行 iOS 应用：iOS 应用商店发展十余年，对应的应用架构一直是 ARM 架构。因新发布的 Mac 芯片架构与 iPhone 相同，新 Mac 发布后，现有的全部 iOS、iPadOS 应用程序都能直接以最高性能运行在 ARM 版的 Mac 上。
而英特尔芯片的机器则不然，其不具备直接运行这些应用的硬件条件。目前将现有 iOS 应用运行在英特尔版上只有两个办法，一是开启 Catalyst 模式对其进行二次编译；二是采用最新的跨平台模版用 SwiftUI 重新开发。这两种方式都需要开发者这边较大的投入，不打算对应用做特殊调整的开发者，则会不动自己的应用。
若开发者不对应用做出改变，现有的 iOS 应用会自动变为 ARM 版的 Mac 应用，而此类应用无法在英特尔版本的 Mac 上运行。带来的结果便是，你会发现全部应用都可以在 ARM 版的 Mac 上运行，而英特尔版的 Mac 则只会有极少部分 iOS 应用可以用。
新 Mac 运行老 Mac 的应用：你担心新版 Mac 能否运行英特尔版本的应用，答案是「可以」。这一过程会通过罗塞塔翻译层进行。许多人一听到兼容就会认为有大幅的性能折损，其实这是不准确的。在开发者更新应用前，Rosetta 2 翻译器翻译老 Mac 应用后性能折损约 20%，但图形层因为直接用 Metal API 而没有任何折损。
用好理解的话说，便是轻量应用得益于新 Mac 的硬件提升，使用起来不会有性能变弱的感觉。专业应用得益于底层 API 的调用，在最重要的性能指标上反而不会有什么变化。Apple 计划在 2 年内完成 Mac 整个产品线向 ARM 架构的过渡，因此开发者会有很大动力升级自己的应用让其原生支持新 Mac，而反之不会有过多精力去支持英特尔版本，因为英特尔版本最终会被彻底取代。
▍总结
本文为你分析了 11 月 11 日 发布会中 Mac 软硬件变化的原因及意义。许多人也许在数年后才能看到，本次的「One More Thing」发布会是被记入历史的重大变革。其诠释的不仅是 Apple 花费过去数年时间对电脑这件事的重新思考，也代表着电脑会逐渐向 ARM 架构及专精芯片过渡。
微软探索纯 ARM 架构的 Surface Book X、亚马逊布局 ARM 架构的服务器芯片 Graviton 2、英伟达收购 ARM 公司等事件，便是这变革之路上的一次次尝试。对用户来说，这次变革会让我们得到更好的产品体验，这便足矣。
对 Apple 来说，本次发布会是一个时代的结束，也是新时代的伊始。
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