Apple muốn độc lập sản xuất bộ vi xử lý cho Mac và iPhone. Tại sao iPhone đã và sẽ nhanh hơn điện thoại thông minh Android Cột của Oleg Afonin

Hôm nay chúng tôi xin giới thiệu với các bạn bài viết lại bài viết của Pierre Lebeaupin "Một số điều mà nhà phát triển iOS nên biết về kiến ​​trúc ARM" ngày 19 tháng 7 năm 2010 (có bổ sung ngày 25 tháng 9 năm 2011), do Wandering Coder xuất bản. Chúng tôi hy vọng rằng tài liệu này sẽ thú vị và hữu ích không chỉ với các nhà phát triển mà còn với tất cả những ai quan tâm đến vấn đề phát triển ứng dụng cho hệ điều hành di động iOS và thiết bị nội bộ máy tính bảng và điện thoại thông minh phổ biến của Apple.

Khi viết bài “Giới thiệu về NEON trên iPhone”, tôi cho rằng độc giả đã có một số kiến ​​thức về bộ xử lý của thiết bị iOS. Trong các cuộc thảo luận trực tuyến, tôi nhận ra rằng thật không may, một số thông tin này vẫn chưa được nhiều người biết đến. Ngoài ra, tôi tin rằng thông tin này sẽ là một trợ giúp hữu ích cho việc lập trình iPhone (không chỉ nếu bạn quan tâm đến NEON), ngay cả khi bạn đang lập trình bằng ngôn ngữ đó. cấp độ cao Mục tiêu-C. Bạn có thể làm mà không cần kiến ​​thức này, nhưng có nó sẽ cải thiện kỹ năng của bạn với tư cách là nhà phát triển chương trình iPhone.

Thông tin giới thiệu

Tất cả các thiết bị iOS được giới thiệu gần đây đều dựa trên bộ xử lý có kiến ​​trúc ARM. Như bạn có thể thấy khi đọc tài liệu này, kiến ​​trúc này hơi khác so với những gì bạn quen thuộc trên nền tảng máy tính để bàn, bao gồm cả x86 và PowerPC. Tất nhiên, kiến ​​trúc ARM không thể được gọi là kiến ​​trúc chuyên biệt cao hay thích hợp. Gần như tất cả Điện thoại cầm tay(và không chỉ điện thoại thông minh) đều dựa trên bộ xử lý loại này; hầu hết tất cả iPod đều dựa trên chúng, cũng như hầu hết tất cả máy nghe nhạc MP3. Kiến trúc tương tự được tìm thấy bên trong hầu hết các PDA và Pocket PC. Máy chơi game Nintendo cũng dựa trên ARM kể từ thời GBA. Giờ đây, ngay cả một số mẫu máy tính của TI và HP cũng dựa trên bộ xử lý ARM. Nếu nói về quá khứ thì phải nhớ rằng Newton cũng từng có bộ xử lý ARM (được biết Apple là nhà đầu tư lâu năm của ARM). Và đây chỉ là những thiết bị đã được biết đến, chưa kể rất nhiều bộ xử lý ARM đóng vai trò hỗ trợ.

Bộ xử lý ARM nổi tiếng với kích thước nhỏ, mức tiêu thụ điện năng thấp và hiệu suất cao(tất nhiên là trong danh mục của nó). Những bộ xử lý này có tính năng endian lớn, giống như x86. Ngoài ra còn có các bộ xử lý kiến ​​trúc RISC, bao gồm MIPS, PowerPC và các bộ xử lý khác. Cần lưu ý rằng trình mô phỏng không chạy mã được xây dựng cho ARM. Để chạy trên trình mô phỏng, ứng dụng được biên dịch cho kiến ​​trúc x86 và chạy dưới dạng gốc cho kiến ​​trúc đó. Do đó, ứng dụng nên được thử nghiệm trên loại thiết bị mà nó dự định sử dụng.

Người dùng iPhone 6s lưu ý tốc độ đáng kinh ngạc của thiết bị và độ mượt cao của giao diện. Không có gì đáng ngạc nhiên khi Apple trang bị cho các sản phẩm chủ lực của mình, dù là điện thoại thông minh hay máy tính bảng, những giải pháp phần cứng mạnh mẽ. Điều tốt nhất trong số họ khoảnh khắc này là bộ xử lý A9.

SoC hoặc hệ thống trên chip A9 là phát triển riêng Quả táo. Bộ xử lý 64 bit được sản xuất bằng công nghệ 14 hoặc 16 nm bởi hai nhà thầu: Samsung và TSMC. Theo ghi nhận của các kỹ sư của công ty, cần lưu ý rằng các bài kiểm tra tổng hợp xếp hạng A9 đầu tiên về hiệu suất. Nhưng không phải lúc nào cũng như vậy, hãy nhớ lại mọi chuyện đã bắt đầu như thế nào.

Cho đến năm 2010 Quả táo của nămđã buộc phải sử dụng sự phát triển của Samsung. Nhưng việc ra mắt một thiết bị mang tính cách mạng như iPad đòi hỏi một cách tiếp cận hoàn toàn khác. Kết quả là bộ vi xử lý di động độc quyền đầu tiên của Apple đã được ra đời, tích hợp vào Máy tính bảng. Chip A4 hoạt động ở tần số 1 GHz và có mức tiêu thụ điện năng tối đa 500-800 mW. Nó dựa trên kiến ​​trúc ARM Cortex A8 và được sản xuất ở 45nm Quy trình công nghệ. Hóa ra sau này, quyết định phát hành nền tảng phần cứng của riêng mình của Steve Jobs hóa ra lại là một bước đi chiến lược quan trọng.

Theo nhà phân tích Stephen Cheney, bất chấp sự thành công và vị thế vững chắc của Intel tại thị trường này, Apple vẫn đủ sức thay thế nhà sản xuất thiết bị điện tử nổi tiếng. Ít ai tin vào sự thành công của đội ngũ Jobs và CEO Steve Ballmer của Microsoft đã công khai cười nhạo iPhone chính hãng. Tuy nhiên, Hướng dẫn sử dụng Appleđã quyết tâm tự cung cấp bộ xử lý.

Năm 2008, công ty Apple mua lại tổ chức nhỏ PA Semi với giá 278 triệu USD, nổi tiếng với các thiết kế hệ thống trên chip tiết kiệm năng lượng. Trong những năm tiếp theo, một số thương vụ mua lại mang tính bước ngoặt cũng được thực hiện, cuối cùng đã đưa Apple lên vị trí dẫn đầu thị trường.

Điều quan trọng cần nhớ là phần cứng của iPhone và iPad có liên quan chặt chẽ đến phần mềm. Phòng mổ di động hệ thống iOSđã có thể không chỉ sớm nhất có thể chinh phục thị trường mà còn cung cấp việc làm cho hàng trăm nghìn lập trình viên. Ngay cả các công ty cạnh tranh cũng kiếm được nhiều tiền từ khách hàng của Apple hơn là từ chính họ. Lấy ví dụ, điều này dịch vụ phổ biến như YouTube, Google Tìm kiếm, bản đồ Google, mang lại lợi nhuận hàng triệu đô la cho gã khổng lồ Internet.

Nhưng ưu điểm của chip A-series không dừng lại ở đó. Vai trò to lớn trong Kinh nghiệm người dùng tối ưu hóa phần mềm đóng một vai trò. Đối thủ cạnh tranh có thể mua hoặc cấp phép phát triển công nghệ táo, giới thiệu họ vào thiết bị của họ trong suốt quá trình. Tuy nhiên, chức năng đầy đủ của các sản phẩm Apple chỉ có thể được đảm bảo bởi Mã chương trình, đó là nền tảng của iOS. Chính vì lý do này mà việc triển khai chức năng 3D Touch trên thiết bị Android như trên iPhone 6s sẽ vô cùng khó khăn.

Apple tiếp tục phát triển mạnh mẽ nhờ tầm nhìn của người sáng lập và người chủ mưu. Như bạn có thể thấy, một người thông thái nhiệt thành và là người theo học Thiền Steve Jobs hóa ra là một người có tầm nhìn thực sự.

Apple muốn đẩy nhanh quá trình phát triển chất bán dẫn của riêng mình để vượt xa các đối thủ cạnh tranh. Công ty có kế hoạch sản xuất bộ xử lý ARM cho máy tính xách tay Mac, modem riêng cho iPhone và hơn thế nữa.

Hôm thứ Sáu, ấn phẩm Nikkei của Nhật Bản đã công bố thông tin nhận được từ các nhà phân tích rằng Apple có kế hoạch mở rộng sản xuất chất bán dẫn. Cụ thể hơn, Tim Cook và ban lãnh đạo công ty quan tâm đến việc “sản xuất bộ xử lý hạt nhân cho máy tính xách tay, modem chip cho điện thoại và bộ xử lý chịu trách nhiệm màn hình cảm ứng và máy quét dấu vân tay.”

Apple đã thuê các kỹ sư từ Novatek của Đài Loan, công ty hàng đầu về sản xuất bộ vi xử lý, cũng như nhà sản xuất bảng điều khiển AU Optronics.

Cho đến nay, công ty đang mua chip modem từ Intel và Qualcomm, nhưng nhà phân tích Mark Lee tin rằng “Apple đang đầu tư vào nghiên cứu và phát triển chip modem chịu trách nhiệm về truyền thông di động”.

Trích từ bài viết:

Người kỳ cựu trong ngành chip tin rằng để làm việc được trên những lĩnh vực như vậy dự án quy mô lớn sẽ cần hơn một nghìn kỹ sư.

Đầu năm nay, Phó chủ tịch Qualcomm Esin Terzioglu đã lãnh đạo dự án chip của Apple. Chúng ta sẽ không ngạc nhiên nếu Apple phát triển chip modem của riêng mình vì Samsung cũng sử dụng modem Exynos.

Các nguồn tin cũng cho biết Apple đang cố gắng ít phụ thuộc hơn vào Intel về bộ xử lý máy tính xách tay và bắt đầu tự sản xuất bộ vi xử lý dựa trên ARM.

Tất nhiên rồi, Táo trong nhiều năm phát triển bộ xử lý riêng của mình.

Công ty đã tạo ra bộ vi xử lý cho iPhone, iPad và Đồng hồ Apple, chip cho AirPods không dây và máy quét. Chúng được sản xuất hàng loạt tại cơ sở của bên thứ ba của Samsung và TSMC. Theo các nguồn tin, công ty không có kế hoạch giới hạn việc sản xuất sản phẩm của mình trong lãnh thổ các nhà máy của chính mình.

Công ty nghiên cứu IC Insights xếp Apple đứng thứ tư trên thế giới về sản xuất bộ vi xử lý của riêng mình. Công ty chỉ đi trước Qualcomm, Broadcom và MediaTek.

Đây là những gì nhà phân tích Shirley Tsai nghĩ: "Không quan trọng bạn là Apple hay Google, trong thời đại trí tuệ nhân tạo bạn sẽ phải phát triển các thuật toán và công nghệ của riêng mình, tạo ứng dụng và xây dựng hệ sinh thái với mức tối đa một số lượng lớnđối tác."

Apple đã cho thấy những gì có thể đạt được bằng cách tạo ra các bộ vi xử lý tiên tiến và hệ điều hành. Điều này một lần nữa được chứng minh qua bộ vi xử lý A11 Bionic trên các mẫu iPhone mới.

Bộ xử lý dòng A cho phép Apple vượt qua các đối thủ cạnh tranh. thiết bị Android yêu cầu nhiều hơn bộ nhớ truy cập tạm thời và lõi để phù hợp iOS hoạt động, và trong thời đại trí tuệ nhân tạo, điều này sẽ càng trở nên quan trọng hơn.

Apple đã đi theo hướng này: công cụ thần kinh trong bộ xử lý A11 Bionic là lõi kép đầu tiên CPU, được tối ưu hóa cho các thuật toán học máy.

Việc Apple sẽ phát triển bộ vi xử lý cho laptop là điều hiển nhiên, nhưng điều này sẽ xảy ra khi nào? Vẫn chưa thể nói chắc chắn được. Nhưng bộ xử lý A11 Bionic đã chứng minh bằng kết quả thử nghiệm rằng Apple có khả năng tạo ra bộ vi xử lý mạnh mẽ và cho một máy tính xách tay.

Bộ xử lý dựa trên ARM sẽ cho phép các máy tính xách tay thậm chí còn mỏng hơn với nhiều pin mạnh mẽ. Tại thời điểm viết bài, Apple đang tuyển dụng 200 vị trí liên quan đến sản xuất bộ vi xử lý.

Đêm 4-5/8, TSMC bắt đầu gặp sự cố virus tấn công. Vì điều này, hoạt động sản xuất đã bị dừng lại và lợi nhuận dự kiến ​​của nhà sản xuất chip trong quý 3 năm 2018 có thể giảm. Chúng tôi cho bạn biết điều gì đã xảy ra ở đó và cuộc tấn công này có thể ảnh hưởng gì.

TSMC là loại gì?

TSMC là nhà sản xuất chất bán dẫn lớn nhất thế giới. Công ty này cung cấp chip của mình cho AMD, Nvidia, Qualcomm và Intel. Apple cũng là một trong những khách hàng của TSMC: họ từng là nhà sản xuất bộ xử lý A11 theo hợp đồng và hiện đang sản xuất A12 cho các mẫu iPhone trong tương lai.

Chuyện gì đã xảy ra ở đó vậy?

TSMC bị virus tấn công khi cài mới phần mềm cho thiết bị mới. Sau đó, một loại virus đã xâm nhập vào mạng nội bộ của công ty và ngay lập tức lây nhiễm vào các máy tính tại một số nhà máy. Vì điều này, việc sản xuất đã dừng lại trong 2 ngày.

Ai là người có lỗi thì chưa rõ. Nhưng điều này gợi nhớ đến đợt bùng phát, khi nhiều tập đoàn trên thế giới buộc phải tạm dừng hoạt động. May mắn thay, loại virus này sau đó đã được phát hành và Microsoft đã phát hành bản cập nhật để bảo vệ tất cả người dùng.

Một trong những nhà máy của TSMC. Khi dừng hoạt động, công ty lỗ rất nhiều tiền

Giám đốc tài chính TSMC Laura Ho nói với Bloomberg rằng những cuộc tấn công như vậy đã từng xảy ra trước đây nhưng chúng chưa bao giờ ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất. Cô quyết định giữ im lặng về chi tiết hậu quả:

TSMC đã từng bị virus tấn công trước đây, nhưng đây là lần đầu tiên một cuộc tấn công như vậy ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất của chúng tôi.

Laura Hồ

Điều này đã có tác động gì?

Ngừng sản xuất công ty lớn với những khách hàng tuyệt vời - một thảm họa. Do đó, doanh thu của TSMC trong giai đoạn từ tháng 7 đến tháng 9 có thể giảm 3% - 253 triệu USD. Trước đại dịch, công ty đã lên kế hoạch kiếm 8,45 tỷ trong giai đoạn này. Tuy nhiên, TSMC sẽ không bỏ cuộc và có kế hoạch bắt kịp tốc độ tăng trưởng. quý 4 năm 2018.

Hậu quả đối với Apple vẫn chưa rõ. Chúng ta hãy nhớ lại rằng gần đây vốn hóa của nó đã vượt quá một nghìn tỷ đô la, chủ yếu nhờ vào bán iPhone X. Có lẽ năm nay khi bắt đầu mở bán, tình trạng thiếu iPhone mới sẽ còn trầm trọng hơn, nhưng điều này không phải là sự thật - TSMC đã chuẩn bị cho những cuộc tấn công như vậy và hậu quả sẽ không lớn lắm. Tuy nhiên, nhà phân tích Mark Lee của Sanford C. Bernstein cho biết điều này sẽ ảnh hưởng đến tất cả khách hàng của nhà sản xuất chip.

Vấn đề đã được giải quyết chưa?

Vâng, vấn đề đã được giải quyết. 80% nhà máy bị nhiễm bệnh bắt đầu hoạt động trở lại vào ngày 5 tháng 8 và 6 nhà máy bắt đầu hoạt động trở lại vào ngày toàn lực. Vấn đề này mất rất nhiều thời gian để giải quyết vì mức độ ô nhiễm trong các nhà máy rất khác nhau.

Điều quan trọng là TSMC không bị mất bất kỳ dữ liệu nào về nghiên cứu của mình. Bên cạnh đó, yếu đuối Hệ thống đã được sửa chữa và những lỗi như vậy không nên lặp lại.