Apple silicon. Rewolucja się zbliża

To będzie już trzecia zmiana architektury „serca” komputerów Apple, którą, mam nadzieję, będę miał okazję obserwować. Wydaje mi się, że może być to też najciekawsza zmiana, ponadto mająca największe konsekwencje dla całego rynku komputerów.

Pierwsza przesiadka z dobrego na znacznie lepsze. Połowa lat 90. XX w. Tak można scharakteryzować zmianę z Motoroli M68 na PowerPC. Wbudowany w system emulator był tak dobry, choć oczywiście też miał wady i ograniczenia, że jeszcze przez lata w systemie i wielu aplikacjach znajdował się kod napisany na Motorolę, którego nikomu nie chciało się zmieniać, bo tak dobrze działał. PowerPC miał po prostu odpowiedni nadmiar mocy względem poprzednika. Nawet w trybie emulacji aplikacje na Power Macach działały szybciej niż na poprzedniej generacji Macintoshach.

Druga zmiana z dobrego na bardziej popularne. 2005-2006

Niestety Jobs nie mógł już dłużej czekać na notebookowe wersje PowerPC G5 lub jego następcy. IBM robił bardzo dobre i wydajne procesory, ale z racji ich korzeni tkwiących w „mainframe” miał problemy z zużyciem energii i grzaniem. Power Mac G5 nawet chłodzony wodą często sprawiał problemy, choć wydajność miał ogromną. Do PowerBooków, bo tak się zwały ówczesne notebooki Apple, te procesory się nie nadawały. Wymuszona z tego powodu zamiana na Intela wymagała już większego zaangażowania programistów niż poprzednia. Emulator nie był tak sprawny, bo i nadwyżka mocy Inteli nie była tak wielka. Jednak ta zmiana przyniosła spore korzyści, ponieważ spopularyzowała Maki w kręgach, gdzie niepodzielnie rządził Windows. Możliwość wirtualizacji i uruchamiania Windowsa przyciągnęła nowych klientów. To już nie będzie potrzebne.

Apple silicon: Nalepka Intel inside Intel outside

Apple jeszcze przez dwa lata ma wprowadzać do oferty komputery z Intelem. Dalej przez kolejnych „kilka” lat będzie równolegle wydawać systemy na obie architektury. To szmat czasu. Ten czas jest potrzebny osobom uzależnionym od wirtualizacji środowisk opartych na Intelu. Jednak pierwsze komputery z Apple silicon pojawią się już tej jesieni. I zapewniam Was, od razu zrobią furorę.

Apple znów będzie zaskakiwać!

Ta zmiana różni się od poprzednich tym, że Apple będzie trzymał wszystkie karty w swoich rękach. Dawniej procesory, których używał, trafiały też do innych producentów komputerów. Teraz to się skończy. Co Apple wymyśli, to będzie mógł zrealizować zarówno od strony systemu, jak i sprzętu. To ogromne możliwości, ale i odpowiedzialność. W tym wszystkim najbardziej mnie cieszy to, że przed każdą prezentacją nowych komputerów będzie znacznie więcej tajemnic, a Maki znów będą zaskakiwać nowymi możliwościami! Patrząc na „zakazane” testy wydmuszek, które Apple przygotował dla deweloperów, chcących jak najszybciej przystosować swoje aplikacje do nowej architektury, można być niemal entuzjastycznie nastawionym do nadchodzącej zmiany. 

Jeżeli dwuletni procesor A12Z wyjęty z iPada Pro w trybie emulacji dogania obecnie instalowane w tańszych wersjach Maców i3 Intela, to co się stanie, gdy jesienią do pierwszych Maców trafi Apple silicon tworzony w technologii o dwie generacje nowszej i to specjalnie do komputerów? Ostrożnie aproksymując w trybie emulacji, nowe Maki powinny przegonić obecnego MacBooka Pro 16, zaś w przypadku natywnych aplikacji różnica będzie jeszcze większa. Przypomnę, że spekuluje się o 12-rdzeniowych pierwszych „Apple siliconach” 5 nm, z czego aż 8 rdzeni ma być wydajnych. W A12Z wydajne są 4 rdzenie, a sam procesor jest wykonany w technologii 7 nm.

Konkrety i wytyczne dla deweloperów

Apple zadbał i tym razem o możliwość uruchamiania nieprzystosowanych aplikacji. Znów emulacją zajmie się Rosetta. Tym razem oznaczona numerem 2. Jej działanie jest mocno zmodyfikowane względem poprzedniczki. Nie ograniczy się jedynie do „cashowania” przetłumaczonego już kodu w pamięci RAM, ale będzie go zapisywać na dysku.

Co ciekawsze, jeżeli aplikacje będziemy przenosić np. przy pomocy Asystenta migracji z poprzedniego komputera lub instalować, to w większości przypadków Rosetta 2 przetłumaczy od razu programy i zapisze na dysku ich wersje w kodzie dla Apple silicon. To pozwoli na znacznie szybsze uruchamianie i pracę intelowych aplikacji. Jeżeli chodzi o programy tworzone już z myślą o nowych procesorach, to Apple ma wiele wytycznych dla deweloperów. Po pierwsze przypomina, że w procesorach Apple są używane rdzenie o różnej wydajności. Tego w Intelu nie było. Dlatego ważne jest odpowiednie oznaczanie wątków w aplikacjach z myślą o QoS i Grand Central Dispatch. To już potrafią deweloperzy iOS. System powinien wiedzieć, które wątki powinien kierować dla wydajnych rdzeni, a które może uruchomić na bardziej ekonomicznych.

Wspólna pamięć  dla CPU, GPU i innych komponentów

O ile o CPU jestem spokojny, bo wiem, jakim zapasem mocy mogą dysponować, o tyle co do GPU, czyli jednostek graficznych, można mieć sporo wątpliwości. Apple będzie stosował tak jak w przypadku iPhone’ów i iPadów własne rdzenie graficzne zintegrowane z resztą procesora. Również pamięć RAM będzie wspólna.

W przypadku sprzętów mobilnych sprawdza się to bardzo dobrze, jednak komputery mogą dysponować bardzo rozbudowanymi kartami graficznymi. Apple na razie zapewnia, że ich GPU nie będą ustępować „dyskretnym” właśnie ze względu na szybką wspólną pamięć [!], ale i dzięki całkiem innej metodzie renderowania, która ogranicza ilość transferowanych danych. Jak to się sprawdzi w praktyce i ile rdzeni graficznych Apple umieści w procesorach dla komputerów, dowiemy się już jesienią.

Inne niespotykanie jednostki procesora. To może być prawdziwy Joker. Apple już teraz umieszcza w swoich „siliconach” Neural Engine i akceleratory macierzowe dla szybkich operacji koniecznych w nauczaniu maszynowym i dopasowywaniu wzorców, czyli tak zwanej sztucznej inteligencji. Czegoś takiego nie ma w obecnych Intelach ani innych popularnych procesorach. Jakie może to przynieść efekty, pokazano podczas WWDC. Ten sam kod w aplikacji porównującej obrazki za pomocą CoreML działa bez modyfikacji na Apple silicon, ale wielokrotnie szybciej. To są różnice liczone w setkach, a nawet tysiącach procent! W tej dziedzinie Maki z Apple silicon będą bezkonkurencyjne, a to dopiero przedsmak możliwości.

Na razie nie będzie Windowsa, ale będzie wirtualizacja i Docker zgodny z systemami dla ARM. Może zauważyliście, że cały czas trzymam się oficjalnego określenia „Apple silicon”. Choć w środku jest CPU oparte na licencjonowanej architekturze ARM, to właśnie przez wspomniane dodatki, procesory Apple są wyjątkowe i będą stanowić odrębną kategorię, choć kod napisany dla ARM będzie się na nich wykonywał. Apple chwalił się już możliwością wirtualizacji systemów na te procesory i wspomnianym Dockerem.

Idę o zakład,

że w Corelu (właściciel Parallelsa), a z pewnością w mniejszych firmach też, rozpoczął się wyścig, w którym stawką jest zdobycie rynku emulatorów wirtualizujących systemy intelowe na nowych Macach. Było to możliwe za czasów Motoroli, PowerPC, więc powinno się udać i opłacić również teraz. Pamiętacie, że Microsoft produkuje własne komputery z ARM, a Windows jest w wersji na nie już od kilku lat?

Jednak Microsoft nie poradził sobie z emulacją Intela dobrze. Ich Windows dla ARM potrafi uruchamiać jedynie 32-bitowe aplikacje z Intela. Również deweloperzy zdecydowanie nie są skłonni przystosowywać własne programy dla Windowsa na ARM. Jednak sukces Apple silicon, w który nie można wątpić, zintensyfikuje również działania Microsoftu i jego deweloperów. Jeżeli za jakiś czas jeszcze będzie taka potrzeba wśród użytkowników Maców, to możliwość instalowania Windowsa powinna wrócić, choć w wersji ARM.

Warto tu przytoczyć ważną zmianę w aspektach bezpieczeństwa systemów. W przypadku Intela nawet na Macach z T2, jeżeli z powodu eksperymentów, niezgodnego oprogramowania lub potrzeby instalacji na osobnej partycji innego systemu musimy wyłączyć ochronę integralności i inne funkcje bezpieczeństwa, to są one wyłączane dla całego komputera i wszystkich systemów. W przypadku Apple Silicon przewidziano możliwość ograniczenia ochrony tylko dla jednej partycji z wybranym systemem. To bardzo dobra wiadomość dla deweloperów, świadcząca również o tym, że choć Apple bardzo dba o bezpieczeństwo, to komputerów nie zamyka.

Co z Thunderbolt w Apple silicon? 

W zasadzie możemy już być spokojni. Na razie w zestawach deweloperskich znajdują się porty USB-A i C zgodne z USB 3.2, ale Apple wypowiedziało się w tej kwestii i potwierdziło Thunderbolt w Apple silicon. Być może już w nowej wersji 4.

Pamięć dwóch poprzednich zmian i wyjątkowość nadchodzącej, gdy Apple będzie kontrolować każdy jej aspekt, naprawdę napawa mnie optymizmem. Wyczuwam wielki skok naprzód w komputerach, i to nie tylko Apple. Szybko znajdą się naśladowcy, którzy jednak nie będą mieli dostępu do tak wyrafinowanych procesorów. Początkowe problemy użytkowników uwiązanych do Intela miną, jeszcze zanim Apple przestanie produkować komputery ze starymi procesorami. Oj będzie się działo!