Процессоры ARM в Mac — быть или не быть?

В течение последних недель в Сети то и дело стали появляться различные слухи и комментарии, касающиеся возможного перевода ноутбуков Apple на новые процессоры с архитектурой ARM. Несмотря на то, что осуществление такого шага в ближайшем будущем может показаться чем-то сродни фантастике, объективные предпосылки для этого, тем не менее, существуют.

Apple и ARM: яблоня и яблоко

Apple и ARM связывают давние отношения. Достаточно сказать, что Apple наряду с Acorn и VLSI являлась сооснователем ARM, а первым ее устройством, использующим ARM-процессоры, стал КПК (или планшет — по нынешней классификации) Newton MessagePad, выпущенный в 1993 году.

В Apple Newton MessagePad 2000 использовался ARM-процессор StrongARM производства тогда еще независимой компании Digital

После прекращения выпуска Newton в 1998 году Apple, испытывавшая большие финансовые проблемы, продала свою долю в ARM, однако спустя всего три года у компании появился новый продукт, использующий ARM-процессоры, — плеер iPod. В первой модели iPod использовался процессор PP5002, разработанный компанией PortalPlayer, в других моделях использовались ARM-процессоры и других производителей — например, Samsung. Процессор Samsung был использован и в первых iOS-устройствах — iPhone и iPod touch.
В 2008 году ARM сообщила о том, что Apple входит в список из более чем пятисот компаний, лицензировавших ее процессорную архитектуру. Нынешние процессоры A4 и A5 также производятся на мощностях Samsung, однако, в отличие от предшественников, они являются собственными разработками Apple, созданными бывшими сотрудниками компаний P.A.Semi и Intrinsity.
Летом прошлого года по Сети прокатилась волна слухов о том, что Apple может и вовсе поглотить ARM. Apple, обладающая астрономической суммой свободных средств и практически безграничным доверием инвесторов, вполне могла бы себе позволить расстаться с немалой суммой и в краткосрочной перспективе поставить таким образом конкурентов, которые также все как один используют архитектуру ARM, в незавидное положение. Несмотря на это, такой шаг имел бы ряд отрицательных моментов — например, вопросы со стороны антимонопольного ведомства. Кроме того, появление на горизонте такого «жирного» покупателя моментально привело к существенному подорожанию акций ARM, что сделало ее менее привлекательным объектом для инвестиций. По мнению руководства ARM, ее равноудаленность от всех ключевых клиентов является залогом успешного развития архитектуры, и поглощение компании могло бы нарушить устоявшийся баланс.

ARM в Mac: все может быть

Операционные системы Apple — Mac OS X и iOS — используют очень большую часть общего кода, и нередко решения, опробованные на одной платформе, со временем переносятся на другую, как это было, например, с QuickTime X. Использование общей архитектуры позволило бы Apple еще больше унифицировать код Mac OS X и iOS и высвободить дополнительные ресурсы, дефицит которых уже неоднократно приводил к переносу сроков выпуска новых версий операционных систем компании.
В течение последних лет Apple приобрела двух разработчиков процессоров — компании P.A.Semi и Intrinsity. Первое приобретение принесло видимые плоды не сразу. P.A.Semi специализировалась на разработке процессоров архитектуры Power (PWRficient), в то время как Apple распрощалась с этой архитектурой за два года до этого. Кроме того, после присоединения к Apple ее штат покинула группа инженеров, тогда как Стив Джобс называл главной ценностью P.A.Semi именно команду разработчиков. Тем не менее вместе с P.A.Semi Apple приобрела интеллектуальную собственность и опыт разработки энергоэффективных процессоров — именно высокая экономичность PWRficient сделали их чрезвычайно успешными, в том числе и у военных.
С компанией Intrinsity все сложилось еще лучше: после приобретения Apple ее ARM-процессор был переименован в A4 и использован в iPad, iPhone 4, iPod touch 4G и Apple TV 2. Новое полупроводниковое подразделение Apple, в которое вошли P.A.Semi и Intrinsity, уже самостоятельно разработало двухъядерный процессор A5, который используется в iPad 2.

В который раз хочется отметить подчеркнутое желание Apple при выборе стратегии развития своих продуктов обеспечить максимально возможный отказ от чужих закрытых технологий. При выборе поставщиков Apple в первую очередь отдает предпочтение собственным разработкам, во вторую — открытым технологиям, в третью — компонентам, выпускаемым по крайней мере несколькими крупными игроками. Компания неоднократно обжигалась при работе с «безальтернативными» поставщиками — например, при использовании процессоров PowerPC G5, мобильную версию которых IBM так и не смогла толком выпустить, или при комплектации своей операционной системы проигрывателем Flash, нестабильность работы которого неоднократно подвергалась критике со стороны Apple, однако устранялась с большим скрипом. Эти примеры демонстрируют, что стремление собственноручно обеспечить разработку ключевых компонентов и диверсифицировать каналы поставок остальных комплектующих и технологий выглядит более чем резонным. Создание собственного полупроводникового производства вряд ли входит в планы Apple на ближайшее будущее, однако, имея собственный дизайн процессора, компания сможет рассчитывать на работу одновременно с несколькими чипмейкерами. В настоящее время процессоры A4 и A5 для iOS-устройств выпускаются на мощностях Samsung, однако в Сети неоднократно появлялись сообщения о том, что Apple ведет переговоры и с другими компаниями — TSMC и GlobalFoundries.
Еще одним преимуществом использования процессоров собственной разработки станет возможность наделения их функциональностью, максимально использующей возможности ПО и других неаппаратных технологий. Первый опыт создания собственного ARM-процессора у Apple отнюдь не вышел «блином комом»: A5 как минимум не уступает в производительности платформе NVIDIA Tegra 2, используемой в других планшетах — конкурентах iPad.
Тем не менее все приведенные выше доводы иллюстрируют преимущества перехода на ARM для Apple как компании и для iOS-устройств, но не для самих Mac. Для того чтобы осуществить такой переход, Apple придется приложить существенные усилия и, возможно, пойти на определенные компромиссы. В настоящее время выпускаемые серийно процессоры ARM не могут тягаться с x86 в производительности. Кроме того, компьютеры Mac процессорами ARM потеряют совместимость с Intel-версиями стороннего ПО и не смогут работать под управлением Windows x86, а последняя возможность является одной из главных движущих сил продвижения Mac в корпоративном сегменте.
Таким образом, все положительные момента от возможного перевода Mac на новые процессоры являются для компании «внутренними», в то время как отрицательные — такие как потерю бинарной совместимости, снижение производительности — почувствуют на себе пользователи. Для того, чтобы переход на ARM состоялся, его видимая часть должна быть безболезненной для пользователя. Например, при переходе с PowerPC на Intel компьютеры Mac стали ощутимо быстрее, а выполнение старого кода по-прежнему было возможно благодаря транслятору Rosetta. В настоящее время в паре x86/ARM, в отличие от истории с PowerPC, нет ни предпосылок, ни условий для перехода на другую архитектуру, однако это не говорит о том, что в будущем они не появятся.

ARM уже тесно в «мобильном мире»

Осенью прошлого года ARM представила новую процессорную архитектуру Cortex-A15, известную также под кодовым обозначением Eagle. Компания нацеливает новую архитектуру на рынок планшетов и нетбуков (смартбуков), однако ее особенности позволяют сделать выводы о том, что планы ее создателей простираются далее мобильных устройств, на вотчину Intel и AMD — персональные компьютеры, рабочие станции и серверы.
64-разрядные процессоры архитектуры Cortex-A15 могут содержать до 16 ядер, работать на частоте до 2,5 ГГц и производиться по техпроцессам 32 нм, 28 нм и менее. Они будут поддерживать внеочередное выполнение инструкций, технологии виртуализации, операции с числами с плавающей запятой с двойной точностью, механизм коррекции ошибок кэш-памяти первого и второго уровня. Более того, в архитектуре Cortex-A15 присутствует возможность работы в многопроцессорных конфигурациях, что является достаточно красноречивым свидетельством планов ARM по проникновению на рынок многопроцессорных серверов.

Впрочем, в ARM ожидают появление готовых систем на процессорах архитектуры Cortex-A15 лишь в конце следующего года, а к тому времени процессоры Intel будут производиться по технологии с допуском 22 нм, да и у AMD, вероятно, найдется что противопоставить дерзкому новичку.
Еще одним примером движения архитектуры ARM в сектор «традиционных компьютеров» является Project Denver, представленный NVIDIA на январской выставке CES 2011. В противовес технологиям Intel Sandy Bridge и AMD Fusion, в NVIDIA также задумали выпустить высокопроизводительное решение для серверов и настольных ПК, объединяющее процессор и GPU на одном чипе. Главным отличием Project Denver от продуктов конкурентов является использование архитектуры ARM вместо x86.

Во время презентации Project Denver сотрудники NVIDIA продемонстрировали, насколько перспективнее выглядит рынок процессоров ARM по сравнению с x86

Неизбежность распространения архитектуры ARM в областях, где ранее безраздельно властвовали процессоры x86, признали и в Microsoft, предусмотрев возможность работы будущих версий Windows не только на процессорах x86, но и на ARM.

Intel готовится к переменам

В Intel понимают, что времена безраздельного господства на рынке ПК заканчиваются (не говоря уже о том, что и сам рынок ПК в последнее время чувствует себя не очень хорошо), и это двигает компанию к поиску новых моделей работы. В начале мая в Сети появились слухи в заинтересованности Intel в производстве процессоров Apple A5, а несколько дней назад ее финансовый директор Стейси Смит (Stacy Smith) сообщил, что компания готова к выпуску заказных (custom) процессоров.
«Если к нам придет Apple или Sony и изъявит желание получить продукт, совмещающий в себе ядро IA (Intel architecture) и их собственные компоненты, я соглашусь, не моргнув глазом, — сказал господин Смит, вероятно, зазывая завидных заказчиков. — Это был бы фантастический бизнес для нас». Более того, топ-менеджер Intel не исключил возможности выпуска процессоров на «чужом» ядре, хотя и признал, что такое решение потребует проведения дискуссий и глубокого анализа, ведь в этом случае компании придется довольствоваться лишь производственной прибылью.
Ранее Intel и сама выпускала серию мобильных процессоров XScale, основанных на архитектуре ARM, однако она была убыточна для компании, что привело к ее продаже компании Marvell в 2006 году. Место XScale в предложении Intel заняли x86-процессоры Atom, однако их прожорливость сделала их конкурентами «взрослых» процессоров Intel в низкоуровневом сегменте нетбуков/ноутбуков/неттопов, а не процессоров ARM в мобильных устройствах.
Маркетинговый директор Intel Том Килрой (Tom Kilroy) опровергает возможность перевода ноутбуков Mac на процессоры ARM. «Мы тесно связаны с Apple. Наши лучшие разработчики работают совместно с их лучшими разработчиками. Мы чувствуем себя достаточно комфортно в таком продолжающемся сотрудничестве», — сказал господин Килрой.
Пожалуй, здесь следует вспомнить и о том, что процессоры Intel в последние годы уже теряли свое место в продуктах Apple, уступая место архитектуре ARM. Наиболее наглядным примером стал перевод телевизионной приставки Apple TV с платформы Intel/Mac OS X на ARM/iOS.

Процессор Intel Pentium M с частотой 1 ГГц в Apple TV уступил место собственному процессору Apple — A4

Менее очевидное поражение Intel — отсутствие процессоров Atom в каких бы то ни было продуктах Apple, хотя такую возможность в Купертино рассматривали, о чем может свидетельствовать поддержка этих процессоров, существовавшая в некоторых версиях Mac OS X Leopard.

MacBook или iPadBook?

И все же перевод ноутбуков Mac на процессоры ARM выглядит маловероятным. Очевидно, что ни сейчас, ни в ближайшем будущем процессоры ARM не смогут занять место процессоров Intel в Mac Pro и iMac, а значит, сосуществование двух платформ для одной операционной системы неизбежно приведет к фрагментации, а подчеркнуто негативное отношение Apple к фрагментации платформы давно известно. Использование модели Universal Binary (создание приложений, содержащих код для обеих архитектур) было вполне оправданным при переходе PowerPC/Intel и лишь в качестве временной меры, тогда как применение такого приема на постоянной основе потребует от разработчиков дополнительных усилий, что в конечном итоге лишь усилит фрагментацию.
Вполне возможно, что слухи доносят достоверную информацию, и в Apple действительно экспериментируют, тестируя прототипы ноутбуков с процессором A5. Может быть, они действительно выполнены в корпусе MacBook Air, подобно тому, как первые Intel Mac, розданные разработчикам, были выполнены в корпусе от PowerMac G5. Однако наиболее вероятным видится использование в этих прототипах операционной системы iOS, продемонстрировавшей за несколько лет своего существования возможность создания новых популярных продуктов без оглядки на «парк приложений, наработанных за прошлые годы». Появление iOS-ноутбука может выглядеть вполне оправданным: обладая лучшей автономностью и более низкой ценой, такое устройство вполне может понравиться мобильным пользователям, заинтересованным не только в выполнении обычных задач (интернет, медиа, документы, казуальные игры), но и периодическом наборе текста.

Ответы — в будущем

Apple, как и положено компании, заботящейся не только о настоящем, но и будущем своих продуктов, предусмотрительно рассматривает несколько вариантов развития событий. Так, Mac OS X для x86 просуществовала «в подполье» много лет, и ее звездный час настал, а компьютеры Mac с процессорами Intel Atom, по-видимому, так и остались на этапе экспериментальных прототипов. В настоящее время позиции Apple позволяют компании обеспечить беспрецедентную гибкость: параллельная работа с двумя основными процессорными архитектурами дает компании возможность оперативно отреагировать на любые изменения на рынке, выбирая для своих продуктов наиболее производительные и перспективные технологии. Если же Apple сможет создать собственные процессоры на архитектуре ARM, которые смогут соперничать в производительности с чипами Intel, то их появление в Mac, по-видимому, будет неизбежным.