Wahrscheinlich war der lang erwartete Moment, über den ich heute sprechen werde, in gewisser Weise unvermeidlich. Seit Jahren gibt es Gerüchte, dass Apple sein gesammeltes Wissen über die ARM-Prozessorarchitektur nutzen und auf Desktops und Laptops bringen wird. Auf der jüngsten virtuellen Konferenz der Worldwide Developers Conference gab der iPhone-Hersteller eine solche Erklärung ab. Natürlich waren viele an den weiteren Maßnahmen von Intel interessiert - dem abgelehnten Partner, dessen Beziehung zu Apples Entscheidung über die vertikale Integration führte. Aber ich bin neugieriger, dem Verblassen der Plattform zu folgen, die Intel besiegt hat, um Apples Standort zu ermitteln, und die Parallelen zu sehen, die sich allmählich zwischen PowerPC und Intel herauskristallisierten. Heute sprechen wir über eine lange Liste von Prozessorherstellern, die Apple am Beispiel des Wechsels von PowerPC zu Intel gekühlt hat. Wenn Sie Apple enttäuschen, werden Sie nicht zu gut sein.
Apple hat einige Jahrzehnte gebraucht, um sich mit diesem Konzept vertraut zu machen. (Internetarchiv)
Informationen über das erste Projekt des Apple-eigenen Prozessors sind vor etwa 35 Jahren aufgetaucht
In vielerlei Hinsicht ist Apple seit langem von den Vorteilen der vertikalen Integration angetan, die durch Schwachstellen bei Prozessoren von Drittanbietern hervorgerufen werden. Dieses Unternehmen war im Wesentlichen ein vertikaler Integrator.
Viele Menschen wissen jedoch nicht, wie lange es her ist, eigene CPUs zu entwickeln, und dass es sich um eine interne Initiative des Unternehmens handelt. Letztes Jahr erschien im Internetarchiv ein Dokument, aus dem man die Ambitionen dieses Projekts verstehen kann. Die Scorpius Architectural Specification wurde 1989 veröffentlicht und von einem anonymen Benutzer veröffentlicht, der angeblich mit Apple in Verbindung steht. Sie erläutert die allgemeinen Konzepte von Multi-Core-Prozessorarchitekturen mehr als zehn Jahre bevor diese Technologien von PC-Benutzern in großem Umfang eingesetzt wurden.
"Die Arbeiten begannen Mitte der 80er Jahre und dauerten bis zum Ende des Jahrzehnts", schreibt der anonyme Autor, der dieses vertrauliche Dokument durchgesickert ist. „Heute ist uns klar, dass dieses Projekt nie das Licht der Welt erblickte. Aber es wurde von sehr intelligenten Technikern besucht, und nach allem, was ich hörte, war die Architektur ziemlich aufwändig. "
Obwohl das Cover den Namen Scorpius trägt, ist dieses Projekt Apple-Fans seit langem unter einem anderen Namen bekannt: Aquarius.
Hier ist seine Geschichte: Als Steve Jobs von Apple verdrängt wurde, startete das Unternehmen ein Forschungsprojekt zur Schaffung einer Multi-Core-Prozessorarchitektur. Zu Beginn des Projekts war dies ein sehr theoretischer Bereich, und Computerprozessoren mit mehreren Kernen erschienen erst Anfang der 2000er Jahre auf dem PC.
In der Abbildung im Dokument werden die Multi-Core-Funktionen des Aquarius / Scorpius-Prozessors erläutert. (Internetarchiv)
Wie auf der 2006 beschriebenen Low-End-Mac- Website beschrieben , war Project Aquarius ein Versuch eines Unternehmens, das damals von John Scully (und stark beeinflusst von Macintosh-Chef Jean-Louis Gasset) geführt wurde, die technische Leistung des Macintosh zurückzugewinnen geschwächt im Vergleich zu neuen Prozessoren, die auf Basis des RISC-Chips (Computer mit reduziertem Befehlssatz) entwickelt wurden. RISC-Prozessoren, von denen der ARM-Chipsatz ein Beispiel ist , zielen darauf ab, den Prozess zu beschleunigen, indem die Anzahl der verfügbaren Anweisungen minimiert wird.
Die von Apple vorgeschlagene Implementierung war High-Tech und wurde zunächst von der Geschäftsleitung unterstützt, war jedoch von Anfang an zum Scheitern verurteilt. Es war eines von vielen Forschungslöchern, an denen das Unternehmen Ende der 1980er Jahre arbeitete. Das Problem laut Tom Hornby, Autor des Low End Mac , war Folgendes:
Apple - , , . , , , ( Fujitsu Hitachi). Intel Motorola . Apple , .
Selbst der Start eines solch komplexen Projekts kostete Millionen von Dollar, die für den Kauf des von Gass genehmigten Cray-Supercomputers für 15 Millionen Dollar sowie für die Gehälter von Dutzenden von Mitarbeitern ausgegeben wurden. Der Vintage Mac-Softwareentwickler (und Gopher-Fan ) Cameron Keyser, der das oben genannte Dokument im vergangenen Winter gefunden hatte , stellte fest, dass der Chefingenieur Sam Holland, der dieses Projekt gestartet hatte, selbst für Apple selbst etwas zu Hohes geschaffen hatte.
"Die komplexe Spezifikation Hollands war für die Geschäftsleitung noch besorgniserregender, da für die Implementierung verschiedene technische Probleme gelöst werden mussten, die selbst großen und erfahrenen Chipdesign-Unternehmen dieser Zeit schwer erschienen wären", erklärt er.
Das Projekt, das vor 1989 entwickelt wurde, erreichte nicht die Implementierung in Silizium (was für Apple immer noch finanziell überwältigend wäre), sondern führte zur Erstellung eines detaillierten White Papers, in dem das Potenzial der Scorpius-Architektur erläutert wird - ein einzigartiger Chipsatz, der viele Funktionen ausführen kann, die heute als natürlich gelten. ... Neben mehreren Kernen und paralleler Ausführung führte Aquarius auch ein weiteres Schlüsselkonzept ein, das in modernen Prozessoren sehr beliebt ist: integrierte Grafik, die Intel vor dem in den 1990er Jahren veröffentlichten Low-Budget-Chipsatz Intel i810 nicht in seine Chips integriert hat .
Das Projekt war natürlich erfolglos, aber 2018 gab Gasse auf seiner Website Monday Note an: spätere Entwicklungen haben gezeigt, dass das Projekt im Geiste korrekt war:
Obwohl die Arbeit an der Entwicklung eines Quad-Core-Prozessors nicht zu sofortigen Ergebnissen führte, diente das Aquarius-Projekt als Beispiel für Apples Wunsch, die Zukunft seiner Geräte zu steuern. Dieses Verlangen zeigte sich erneut, aber diesmal war es erfolgreich, als Jobs Palo Alto Semiconductor kaufte, um eine Reihe von Axe-Mikroprozessoren zu entwickeln, die iPhones und iPads steuern. Diese Mikroprozessoren werden von der Industrie heute allgemein als die besten ihrer Kategorie anerkannt.
Gassé hat natürlich Recht: Der Aquarius war historisch gesehen der Vorläufer der aktuellen Prozessorambitionen von Apple. Es wurde aber auch indirekt zu einem der Gründe für eine wichtige Änderung der Prozessoren - das Unternehmen wechselte von der Motorola 68000-Serie, die damals auf dem Apple Macintosh verwendet wurde, zu der PowerPC, die in den 1990er Jahren in großem Umfang eingesetzt wurde.
1990
In diesem Jahr veröffentlichte IBM eine Hardwareübersicht über seinen RISC System / 6000- Prozessor, den ersten Prozessor, der die POWER-Befehlssatzarchitektur verwendet. Dieser Befehlssatz wurde zur Grundlage der PowerPC-Prozessortechnologie, die von Apple, IBM und Motorola in der AIM Alliance gemeinsam entwickelt wurde. Die drei Unternehmen organisierten diese Allianz, um 1991 mit der Entwicklung einer neuen Generation von Computertechnologie zu beginnen . IBM und andere stellen heute sogar Prozessoren auf der Grundlage dieses Befehlssatzes her, obwohl Apple ihn vor 14 Jahren eingestellt hat. (Dies ist nicht das einzige Glücksspiel, das Apple zu dieser Zeit auf Prozessoren gemacht hat: Das Unternehmen investierte auch in ARM, was sich Jahrzehnte später als nützlich erwies .)
Motorola PowerPC 750 300MHz Prozessor, besser bekannt als PowerPC G3. Insbesondere hat Apple versucht, die Namen seiner PowerPC-Prozessoren zu vereinfachen, was zu den G3-, G4- und G5-Linien führte. ( Wikimedia Commons )
In vielerlei Hinsicht führte der PowerPC-Chipsatz den Verbrauchermarkt zum ersten Mal in unsere Welt der 64-Bit-Multi-Core-Prozessoren ein.
Wenn Sie einen Schritt zurücktreten und über PowerPC auf einer höheren Ebene nachdenken, ist es erwähnenswert, dass Apple theoretisch genau die Kontrolle über das Schicksal seiner Prozessoren haben sollte, nach dem es sich so sehr sehnte.
Apple allein war nicht stark genug, um die Art von CPUs zu bauen, auf die es seine Computer bauen wollte, und arbeitete daher mit zwei Unternehmen zusammen, die Erfahrung in der Chipherstellung hatten, um all die harte Arbeit an ihnen zu leisten.
Die PowerPC-Architektur hat sich als der erfolgreichste Teil der Partnerschaft erwiesen, die darauf abzielt, die Zukunft von Computern in verschiedenen Formen, einschließlich Hardware und Software, zu gestalten.
Als der Mac 1994 veröffentlicht wurde, beeindruckte der PowerPC-Prozessor die Mac-Benutzer als ein sehr wichtiges Upgrade der 68000-Reihe. Der technische Journalist des öffentlichen Fernsehens, Stuart Chifet, platzierte ihn am Anfang einer Episode von Computer Chronicles :
PowerPC? «» Star Graphics -, . Quadra 950, 950 . 10 . 950 «» . 20 . ? PowerPC.
Trotzdem wurde der Erfolg nicht wahr. IBM und Motorola haben gemeinsam mit Apple ein Projekt entwickelt, um einen Standard der neuen Generation zu schaffen, der Fortschritte in der Technologiebranche erzielen kann. Letztendlich blieb Apple jedoch das einzige große Unternehmen, das hauptsächlich PowerPC-Chips in seinen Computern verwendet. Ja, Mitte der neunziger Jahre konnte man einen IBM-Computer kaufen, der auf PowerPC basiert ( hier ein Beispiel ), aber ihr PC-Geschäft, das sie später an Lenovo verkaufte, verwendete hauptsächlich x86.
In einem InfoWorld- Artikel von 1995Es wurde ein Problem diagnostiziert, mit dem IBM bei der Verwendung der PowerPC-Architektur konfrontiert war: "Der Aufbau der erforderlichen Infrastruktur erfordert Skalierbarkeit, um in Preis und Support von Drittunternehmen mit Intel und Microsoft konkurrieren zu können, und ohne eine solche Infrastruktur ist es unwahrscheinlich, dass Drittunternehmen PowerPC unterstützen", schreiben die Autoren. Scannell und Brooke Crothers. "IBM baute eine solche Infrastruktur jedoch sehr langsam auf."
Infolgedessen konkurrierte PowerPC allein nie ernsthaft mit Intel als plattformübergreifender CPU. (In Videospielen erwies es sich jedoch als viel erfolgreicher: Während der siebten Generation von Konsolenkriegen verwendeten alle drei großen Spieleplattformen - Nintendo Wii, Xbox 360 und Playstation 3 - die POWER-Befehlssatzarchitektur in ihren Prozessoren, und die Wii hatte einen direkten Nachkommen des ursprünglichen iMac G3. Nintendo verwendete den PowerPC auch im GameCube und in der Wii U.)
Im Laufe der Jahre nutzte Apple jedoch weiterhin aktiv den Zugriff auf diese Architektur, die so weit fortgeschritten war, dass die Regierung bei der ersten Veröffentlichung des G4 aufgrund von Exportbeschränkungen für Rechenleistung die Regierung Die USA stuften es als Waffe ein .
IBM POWER4-Vier-Chip-Modul, das in Servern verwendet wird. (Bild über IXBT Labs )
Im Jahr 2001 gelang es einem PowerPC-basierten Chip, den Multicore zu erreichen, von dem Apple einige Jahre zuvor in Project Aquarius geträumt hatte. Dieser Chip, der IBM POWER4-Mikroprozessor, war der erste im Handel erhältliche Mehrkern-Mikroprozessor und einer der ersten Prozessoren, der die symbolische 1-GHz-Schwelle für Rechenleistung überschritt.
Zwei Jahre nach der Veröffentlichung dieses Serverchips erschien eine Single-Core-Version namens G5, die auf dem Mac installiert war. Es war der erste 64-Bit-Prozessor des Unternehmens, während die x86-Prozessoren von Intel nur 32-Bit-Chips waren. Trotz seiner Macht führten architektonische und Herstellungsschwierigkeiten dazu, dass das Unternehmen aufgrund seiner Bedürfnisse aufgegeben wurde.
„PowerPC G5 ändert alle Regeln. Dieser 64-Bit-Sportwagen ist das Herzstück des neuen Power Mac G5, des schnellsten Desktop-Computers aller Zeiten. IBM verfügt über die umfassendste Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Prozessoren. Dies ist nur der Anfang einer langen und produktiven Partnerschaft. "
So kündigte Steve Jobs in einer Pressemitteilung vom Juni 2003 den PowerPC G5-Prozessor an.Dies wurde im Power Mac G5 verwendet, dem ersten 64-Bit-Computer des Unternehmens. Die „lange und produktive Zusammenarbeit“ endete tatsächlich zwei Jahre später auf derselben Bühne der Worldwide Developers Conference, auf der Jobs der Welt den G5-Chip zeigte.
Prozessor- (und Beziehungs-) Einschränkungen, die zum Ende der langfristigen Partnerschaft von Apple mit IBM und Motorola führten
Im Laufe von zwei Jahren hat Apple-Chef Steve Jobs nicht mehr begeistert die enormen Vorteile des G5-Prozessors gegenüber einem regulären WWDC-Publikum beansprucht, sondern über den Wunsch des Unternehmens gesprochen, die gesamte PowerPC-Plattform vollständig aufzugeben.
Es gab viele Gründe dafür, aber einer der nervigsten war wahrscheinlich das 3-Gigahertz-Problem. Sie sehen, als Apple 2003 den Power Mac G5 ankündigte, kündigte Jobs an, dass das Unternehmen bald mit der Auslieferung einer Maschine mit einem 3-GHz-Prozessor beginnen werde, was sich als etwas ehrgeiziger herausstellte als die tatsächlichen Fähigkeiten des G5.
Nachdem Jobs auf der WWDC 2004 über das Chip-Upgrade auf 2,5 GHz gesprochen hatte , gab er die folgende Bußerklärung ab:
, , . ? : , G5 — , . PowerPC 130- . 130 90 , , . . 90 , , . - , .
Jobs war nicht glücklich, das von der Bühne zu sagen; Vielleicht lag ein Teil davon daran, dass es auf einen weiteren Nachteil des Umstiegs auf das G5 hinwies: das Problem mit dem Powerbook. Wie der Low-End-Mac erklärt, gab es , obwohl IBM und Motorola in der Vergangenheit mobile Versionen verschiedener Generationen von PowerPC-Prozessoren veröffentlicht haben, einige Verzögerungen zwischen Desktop- und mobilen Versionen von PowerPC-Generationen. Zum Beispiel erschien das PowerBook G4 erst 2001, anderthalb Jahre nach der Veröffentlichung des Power Mac G4. Die Architekturprobleme des G5, die den Prozessor daran hinderten, drei Gigahertz zu erreichen, zeigten jedoch, dass der Prozessor, der ursprünglich für leistungsstarke Server und Workstations entwickelt wurde, nicht einfach verkleinert werden konnte, um die Energiesparanforderungen des Laptops zu erfüllen.
Es gab einen Grund, warum das Powerbook G4 nicht zu einem Powerbook G5 wurde. ( mich1008 / Flickr )
Heute würde eine Intel-ähnliche Lösung für dieses Problem folgendermaßen aussehen: Entwickeln Sie einen Laptop mit mehreren Kernen, um mehr Rechenleistung aus der vorherigen Generation herauszuholen. Multi-Core-CPUs waren jedoch immer noch eine Neuheit und ihr Potenzial wurde nicht getestet, was dazu führte, dass die Generation der Mac-Laptops in der Schwebe blieb. Letztendlich erreichte die Powerbook-Linie ihren Höhepunkt im Jahr 2005 mit der Veröffentlichung des Single-Core-G4-Prozessors, der viermal schneller war als der ursprüngliche G4, der sechs Jahre zuvor veröffentlicht wurde.
Wie in einem Artikel über CNet 2009 erläutertEs gab viele Faktoren, die zur Abkehr von PowerPC beigetragen haben, einschließlich des Zugriffs auf Windows und des Verfalls von Partnerschaften mit IBM. Ein weiterer Faktor war der Preis - in dieser Hinsicht könnte Apple IBM zu Zugeständnissen zwingen. Leider hat sie es nicht geschafft.
"Apple hat einen hohen Preis für IBM-Chips bezahlt, mit denen Trick-22 erstellt wurde", schrieb Brooke Croters (seltsamerweise ist dies dieselbe Person, die wir in einem völlig anderen Artikel als oben zitiert haben). "IBM musste die Preise erhöhen, weil es keine Intel-Wirtschaft gab, aber Apple wollte nicht mehr bezahlen, obwohl es angeblich mehr von dem fortschrittlicheren RISC profitierte, das in der PowerPC-Architektur implementiert war."
Aus diesem und anderen Gründen trat Jobs zwei Jahre nach der Ankündigung des G5 in die WWDC-Phase ein, erkannte seine technischen Einschränkungen an und kündigte seinen Wechsel zu Intel an.
"Mit Blick auf die Zukunft hat Intel die besten Aussichten von allen ", sagte Jobs bei der Ankündigung des Übergangs . "Seit dem Wechsel zu PowerPC sind 10 Jahre vergangen, und wir glauben, dass Intel-Technologien uns helfen werden, die besten PCs für die nächsten 10 Jahre zu entwickeln."
Der Power Mac G5 war Ende 2005 eines der neuesten PowerPC-Modelle von Apple, bevor er zu Intel wechselte. ( Wikimedia Commons )
Trotz dieser Ankündigung wurden drei Mac-Modelle mit einem G5-Prozessor - Power Mac G5, iMac und Xserve - weiterhin verkauft. Ende 2005 veröffentlichte Apple sogar ein Quad-Core-Modell - das erste Modell mit einem Multi-Core-Prozessor (es gab tatsächlich zwei). Aber es fühlte sich so an, als wären Mac-Fans von der ganzen Situation nicht verärgert. John Syracuse, ein langjähriger Autor von Mac-Artikeln, beschrieb die Situation in einem Artikel von 2005 in Ars Technica wie folgt:
, , Mac . , Mac . ? , Quad « » Power Mac. PowerPC. , 3 . IBM . , Apple IBM .
Dies war teilweise ein Missverständnis - jetzt verstehen wir alle, dass Multi-Core-Prozessoren normalerweise niedrigere Frequenzen haben als ihre Single-Core-Gegenstücke, aber zu diesem Zeitpunkt war dies nicht offensichtlich. Die größte Enttäuschung wurde jedoch dadurch verursacht, dass Apple die ehrgeizigen Versprechen, die den Kunden gegeben wurden, aus offensichtlichen, aber traurigen Gründen nicht einhielt.
Die Innenseiten eines Summit-Supercomputers mit IBM POWER9-Prozessoren. ( Jason Richards / Oak Ridge National Laboratory / Flickr )
IBM hat seine POWER-Prozessorlinie ohne Apple als Hauptkunden weiter verfeinert. Eine neue Version des POWER10 wird in diesem Jahr erwartet. Das Erbe der PowerPC-Linie ist in einigen Nischenbereichen immer noch anwendbar. Beispielsweise können Sie heute einen völlig neuen Amiga-Computer mit einem PowerPC-Chip kaufen, der auf der Dual-Core-G5-Architektur basiert.
Die Idee von PowerPC als Mainstream-Desktop-Computing-Plattform starb jedoch im Wesentlichen mit dem Abschluss der Partnerschaft zwischen Apple und IBM.
Moderne Intel-ProzessorenDie Multi-Core-Versionen, die Apple unmittelbar nach ihrer Veröffentlichung zu verwenden begann, sind zu einem großen Segen für die schrittweise Einführung von macOS geworden.
In den frühen Tagen der Apple-Intel-Partnerschaft stellte ihre Verwendung eine Art "Druckregelventil" für die Prozessoreinschränkungen dar, die der Power Mac G5 für die Prozessorreihe von Apple geschaffen hatte. Sie halfen Apple-Laptops, die die 64-Bit-Architektur, die den Verbrauchern vom PowerPC G5-Computer versprochen wurde, nicht nutzen konnten, vom Leistungsplateau aufzusteigen.
In vielerlei Hinsicht spiegelte die Abkehr von PowerPC eine langsame Verschlechterung der Beziehung zwischen den drei Technologiegiganten wider, die dazu bestimmt waren, in verschiedene Richtungen zu gehen. IBM war mit der Verwendung der POWER-Architektur in Servern und eingebetteten Systemen zufriedener (letztendlich machte das Unternehmen die Architektur zu Open Source). Motorola zog sich vollständig aus dem Chipgeschäft zurück und übergab es an Freescale. Und Apple hat es satt, darauf zu warten, dass neue Prozessoren den Release-Zeitplänen und Spezifikationen entsprechen.
Apple verspürt heute wahrscheinlich eine ähnliche Müdigkeit von Intel, einem Unternehmen, das weiterhin großartige Chips herstellt, aber Schwierigkeiten hat, Innovationen zu entwickeln. Darüber hinaus führten ihre kleinen strategischen Fehler zu unerwartet großen Fehlern. (Wie ich in Stratechery schriebBen Thompson, Intel, wollte seinen Chip im ersten iPhone installieren, entschied sich jedoch, den Preis nicht zu senken. Schlechter Zug.) Sein langjähriger Gegner AMD gewinnt den Kampf um mehr Kerne zu geringeren Kosten. Und Apple scheint die Prozessorlinie von Intel so satt zu haben, dass es ganze Produktlinien wie den Mac Mini und den Mac Pro, die allmählich verwelkt sind, komplett über Bord geworfen hat.
Intel ist jedoch wie der PowerPC bemüht, die Anforderungen seiner komplexen Kunden zu erfüllen. Die Prozessoren des Unternehmens sind gut, aber Cupertino ist mit der Geschwindigkeit und dem Tempo ihrer Veröffentlichung nicht zufrieden. Und wenn sich die Veröffentlichung von Chips verzögert, muss Apple die Veröffentlichung seiner Produkte verschieben, dh der Zyklus funktioniert nicht perfekt wie beim iPhone. Apple mag keine Unternehmen, die es enttäuschen - weshalb Nvidia-GPUswurden seit vielen Jahren nicht mehr auf seinen Computern installiert.
Natürlich gibt es in der x86-Welt noch andere Optionen - AMDs Ryzen- und Threadripper-Linien mögen heute verlockend erscheinen, aber Apple verfügt bereits über beeindruckende mobile Chipsätze, die sich viel besser skalieren lassen als der G5.
Das heißt, Apple sieht seine eigenen ARM-Chipsätze offenbar als Chance für die lang erwartete vertikale Integration, auf die sich das Unternehmen seit 35 Jahren hinbewegt. Es ist gut, dass sie diesmal genug Geld dafür hat.