苹果Mac换用ARM架构：M1跑X86软件为什么不会卡？
相信大家都已经知道，苹果在最新一场秋季发布会中，宣告了全新的macbook产品。新macbook换用了苹果自研的基于arm架构的m1芯片，苹果从x86阵营转向，投入了arm的怀抱。
苹果macbook换用arm芯片
在传统观念中，arm是用于移动平台的架构，和桌面的x86芯片相比，arm芯片的能效更高，但性能羸弱。这次苹果macbook换用arm，同时macos 11仍对以往基于x86 macos开发的软件兼容，这就让很多朋友感到困惑——用新的macbook跑当前的x86软件，到底会不会卡？
之前使用arm芯片的surface平板，运行x86软件效果并不理想，macbook会重蹈覆辙吗？
这种担心是有道理的。在此之前，微软已经做过了这方面的尝试。微软推出了使用arm芯片的surface pro x平板电脑，兼容x86的win10软件。然而人们发现，体验并不理想，传统软件运行起来缓慢迟钝。换用arm芯片的macbook会不会有这样的问题？这就来分析一下。
macbook的arm芯片足够强吗？
新macbook跑旧软件到底慢不慢，最关键的因素自然是新的m1芯片。人们普遍认为，arm芯片的性能水平无法和x86比肩，毕竟arm是简单指令集risc而x86是复杂指令集cisc，复杂指令集自然强大得多，但事实上这是一个误会。
在规模上，苹果m1芯片足以和顶尖的x86桌面处理器并驾齐驱
cpu发展到今天，risc和cisc的边界其实已经相对模糊了。在当前的x86处理器中，复杂指令也是会分拆成为类简单指令来执行的。
而在规模上，苹果设计的arm芯片已经追赶上了x86，例如a14的芯片面积为88mm，共118亿个晶体管，而amd最新发布的zen3处理器中一个ccd的面积为80.7mm，共41.5亿个晶体管。考虑到a14还封装了ai模块、gpu等，a14芯片使用的是5nm工艺，而5800x使用的是7nm工艺，事实上大家的cpu单元部分，规模已经是并驾齐驱。
了解了规模，再来看看性能实测，这里引用anandtech的数据。anandtech使用了行业权威性能测试套件spec 2006来对比测试苹果a14、amd zen3以及英特尔tiger lake的性能，结果如下。
首先是整数性能，可以看到a14并不落下风。
再来看看浮点性能，a14和zen3要明显领先于tiger lake。
anandtech还使用了大家非常熟悉的geekbench来测试，结果如下。
可以看到，在单线程性能上，a14的确已经能追上当前*的x86处理器。这次苹果macbook使用的m1处理器，架构和a14相似，但规格更高，晶体管规模达到了160亿个，增加了两个大核心，在性能上方面是可以令人放心的。
其实到了这里，我们也不难找出为什么surface pro x运行缓慢的原因。surface pro x使用的是高通sq1/sq2处理器，这基本是骁龙855的马甲。而即使是骁龙865+，对比a14以及最新的x86处理器，性能也依然不太够看……
此情此景下，加之win10 on arm较低下的指令翻译效率，surface pro x运行x86软件的体验就不甚理想了。是的，到了这里大家应该也能看到arm处理器运行x86软件，除了自身性能之外的其他影响因素了——操作系统的指令翻译效率。
macos 11的指令翻译效率高吗？
x86软件想要在arm芯片上运行，需要进行指令翻译。虽然arm指令集并不意味着性能低下，但毕竟它和x86还是不同的，指令需要翻译过来，才能让arm芯片执行。
在今年的wwdc大会上，苹果已经公布了指令翻译的方案。苹果宣布，将会为macos平滑过渡到arm平台，推出rosetta 2中间转换层。如果你是老果粉，对于rosetta这个词一定很熟悉——苹果mac电脑当年从ibm powerpc架构，迁移到intel x86平台，所使用的转换层正是rosetta。
mac迁移平台这事，苹果已经干过一次了，当年mac从ppc迁移到x86的兼容层被称为“rosetta”
rosetta 2的作用在于，它通过指令翻译，可以让arm平台的macos，直接运行绝大部分的x86软件。从苹果的介绍来看，rosetta 2的性能还相当不错，它并不是在软件运行的时候，才翻译指令的，而是在软件安装时就做好了转换。
当然，这也并非说rosetta 2可以实现性能完全无损，它对avx指令兼容并不好，如果x86软件依赖avx乃至avx2，那么在arm平台上由于没有对应的高性能指令，运行效率会有明显下滑。并不是所有的软件都会用到avx指令集，总体来说，rosetta 2的性能应该还是可以接受的。
这次mac从x86迁移到arm，rosetta 2对旧有x86软件的兼容也起着至关重要的作用
至于rosetta 2的实际表现会如何？我们可以从两方面来衡量。
首先是参考rosetta。苹果从powerpc迁移到x86时，也使用了类似方案，当年并没有太多人抱怨rosetta性能低下，我们自然也可以对rosetta 2抱有期待。
其次是参考开发者的实测。实际上，苹果早前就已经推出了基于a12z芯片的mac mini开发机，开发者们很早就能接触到rosetta 2，但到目前为止并没有什么关于rosetta 2性能低下的爆料，可见rosetta 2的实战表现应该相当不错。
macbook换用arm之前，arm的mac mini开发机早已经有了，没有传出性能方面的负面消息
到了这里，我们又可以来分析一下为什么surface pro x的表现会如此糟糕了。在surface pro x的windows 10 on arm中运行x86软件，是边转码边运行的，并不像苹果rosetta 2那样在安装时作好转码工作，运行时无需再次转码。加上性能较弱的sq1/sq2处理器，运行x86软件拖慢卡顿也就在情理之中了。
总结
到了这里，相信大家都可以得出结论了。macbook使用的m1处理器性能非常强大，足以和顶尖的x86处理器同台竞技；而苹果又在macos 11中准备了高效的rosetta 2指令翻译方案，因此对于能否流畅运行之前的x86软件，大家无需太过担心。
根据苹果的说法，情况要比笔者文中分析的更加乐观。苹果宣称，m1要比之前macbook所使用的x86处理器性能高1倍，同时功耗仅为25%。从各种角度来看，新的macbook都非常值得期待，一起来静待上市实测吧。
新macbook性能真的像苹果公布的那么劲爆么？
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原文链接： 责任编辑：朝晖