苹果电脑的芯片发展可以分成三个阶段:
- 1994 年到 2005 年:使用 IBM 的 PowerPC 架构
- 2006 年到 2020 年:改用 Intel 的 x86 架构
- 2020 年底开始:全面转向自研的 ARM 架构 M 系列芯片(M1 ~ M4)
苹果肯定是觉得 Intel 做的不好,然后选择更加开放的 ARM 标准做魔改。
看到网上的评价,应该是非常成功的,移动设备的功耗 + 桌面设备的性能,并且比传统的 CPU 更加面向未来。
1. 架构不同:ARM vs x86
M 系列基于 ARM 架构,强调低功耗高效能;而传统 Intel / AMD 芯片是 x86 架构,更强调通用计算能力。
ARM 原本是移动端主流架构,苹果通过深度优化,做出了媲美甚至超越传统 PC 的性能,同时拥有更长续航。
拓展阅读:网易号,Apple M4 成为新单核性能冠军,击败英特尔的 Core i9-14900KS
2. SoC 设计:高度集成
M 系列采用 SoC(System on a Chip)设计,把 CPU、GPU、NPU(神经网络引擎)、内存控制器等都集成在一颗芯片中,减少延迟、提高带宽。传统 PC 芯片大多是分散式设计,效率和功耗控制上不如 SoC。
3. 统一内存架构(UMA)
M 系列的 CPU 和 GPU 共享同一套高速内存,数据无需来回搬运,适合图形、视频、AI 场景。传统 PC 中,CPU 和 GPU 使用不同内存,需要频繁复制数据。
阮一峰的《科技爱好者周刊(第 345 期)》中是这么说的:
大芯片指的是 CPU、GPU、内存封装在一块芯片里面,典型代表是苹果的 M 系列芯片。
这种设计使得 CPU 和 GPU 共享内存,并且有极大的内存带宽,这就是为什么苹果电脑不需要 Nvidia 显卡,也能运行 AI 模型。
4. 软件生态的适配和进化
苹果在 2020 年 M1 发布时推出了 Rosetta 2 翻译层,用于兼容旧的 x86 应用。现在,大量主流 macOS 应用已经原生适配 ARM,性能更强、能耗更低。开发者也逐步转向以 ARM 为主的架构优化。
5. M4 的新特性
M4 是第五代 Apple Silicon,主要升级包括:
- 采用台积电第二代 3nm 工艺,性能与能效进一步提升
- 神经网络引擎更强,面向 AI 原生支持(如生成式模型、照片处理)
- 新一代 GPU 架构,支持动态缓存和光线追踪
- 加强视频编解码引擎,更适合 4K/8K 视频处理