蘋果A4 SoC芯片：融CPU與GPU的蘋果核兒
原創(chuàng)【51CTO 2月1日外電頭條】iPad在這幾天里已經(jīng)迅速熱遍全球，憑著一向華麗的界面、蘋果的品牌、整合iTunes以及適中的價格，它有了足夠熱的理由，但實(shí)際上，這款蘋果的平板電腦內(nèi)心深藏的東西才是更具革命性的。
iPad的心臟里不僅是一片小小的銀色硅片，還包藏著蘋果改變游戲規(guī)則的野心。這款完全屬于蘋果的A4 SoC（system-on-a-chip）芯片據(jù)說結(jié)合了一個低能耗CPU、一個圖形處理單元GPU，還有其他一些目前仍然保密的硬件。我們所知道的是，A4在電池壽命和運(yùn)行速度之間幾乎達(dá)到了某種理想的平衡。
“魔法”背后的歷史
A4的歷史最早可以追溯到2005年，當(dāng)時成立只有三年的創(chuàng)業(yè)公司PA Semiconductor在2005年的秋季處理器論壇上概述了一種SoC PowerPC芯片架構(gòu)構(gòu)想：由G5處理器衍生的PWRficient系列。正如名稱里有些暗示的，PWRficient的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)高性能的多核PowerPC芯片，成為移動設(shè)備的理想選擇。
就在同一年，蘋果正陷入在該怎樣把G5這款被Tim Cook無奈的稱為“散熱問題之母”的處理器放進(jìn)PowerBook的窘境之中。而且，從以往蘋果機(jī)的故障來看，散熱問題確實(shí)非常重要。相關(guān)文章請參閱51CTO文章：“蘋果PowerBook爆炸起火 火苗竄到2米高”。IBM在設(shè)計(jì)G5時從未打算它能在一臺薄如PowerBook的筆記本上應(yīng)用，因此蘋果最后給PowerBook的答案也只能是沿用舊的PowerPC G4芯片。隨著PC筆記本在處理速度把蘋果越落越遠(yuǎn)，蘋果必須尋求解決辦法，而且要快速。
正是考慮到這些，蘋果與PA Semi開始了關(guān)于PowerPC的親密伙伴關(guān)系。然而隨著蘋果在2005年WWDC上宣布改用Intel架構(gòu)，蘋果和PA Semi的關(guān)系似乎被隔斷了。相關(guān)文章請參見51CTO報導(dǎo)：“蘋果將放棄PowerPC支持 全面Intel化”。
但是PA Semi的150名工程師還保持著他們的承諾。2007年2月，PWRficient家庭的第一個也是唯一的成員正式登場了，它的測試指標(biāo)令人稱奇，單處理器上集成了兩個64位的PowerPC G5核心和兩條DDR2內(nèi)存，以2.0GHz頻率運(yùn)行時的平均能耗僅為13瓦，峰值為25瓦。相比較之下，Intel傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的Merom Core 2 Duo LV L7700——當(dāng)時最接近的競爭產(chǎn)品——在最大功耗為17瓦時也只能運(yùn)行在1.8GHz上。
第二年年初，蘋果悄悄地收購了PA Semi，很多人猜測蘋果的意圖是把新收購的天才們用在為未來的移動設(shè)備比如iPod和iPhone上，然后是長時間的沉默，直到幾天前。
CPU/GPU的混合
現(xiàn)在擺在我們面前的蘋果A4是全新設(shè)計(jì)的SoC芯片，完全由蘋果擁有，與iPhone使用相同的ARM架構(gòu)。A4的主頻為1GHz，電路和外形小巧而緊湊安排，這些都有助于iPad實(shí)現(xiàn)10小時的最長電池壽命，集成GPU讓它也成為流行的高能源效率的芯片之一。
直到不久前，CPU和GPU還是兩個獨(dú)立的硬件部分。但是現(xiàn)在各家企業(yè)都在通過SoC和更加雄心勃勃的設(shè)計(jì)試圖把兩個部分結(jié)合起來。其中，Intel的臺式機(jī)芯片Larrabee項(xiàng)目陷入僵局，另一個名為Moorestown的智能手機(jī)芯片項(xiàng)目離上市還遙遙無期，而NVIDIA的Tegra芯片雖然在很多便攜式媒體播放器中運(yùn)用自如，但也有很多硬件設(shè)備上的限制。相關(guān)文章請參閱51CTO.com報導(dǎo)：“CPU進(jìn)入全能時代 32nm CPU將整合GPU”。
未來的新領(lǐng)域
A4的推出公開了蘋果仍然保持著與ARM長期的合作關(guān)系，同時也保住了競爭者無法模仿的一貫風(fēng)格。更關(guān)鍵的是，A4是蘋果自己完全控制的，這是以前從來沒有過的。
回顧蘋果的早期歷史，最早蘋果為Mac選擇了摩托羅拉的68K系列芯片，因?yàn)樗鼈兲峁┝吮菼ntel更高的性能。九十年代初，當(dāng)68K無法跟上Pentium系列時，蘋果很快轉(zhuǎn)移到了PowerPC架構(gòu)。隨后，當(dāng)PowerPC的主要供應(yīng)商們實(shí)在無法跟上Intel的Pentium IV和AMD的Athlon時，蘋果這一次轉(zhuǎn)向了Intel的Core系列。
今天，蘋果的Mac仍然用著Intel芯片，但如果Intel步子不夠快，蘋果會再次尋找另一家CPU供應(yīng)商。不過隨著iPad A4的出現(xiàn)，蘋果告訴大家它也有新的選擇：它已經(jīng)有了應(yīng)對競爭的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。
當(dāng)然蘋果絕對不可能把ARM架構(gòu)用在Mac上，因?yàn)檫@些處理器是專為低能耗設(shè)備準(zhǔn)備的。但是，如果通過專利和交叉許可協(xié)議，蘋果有朝一日在另一個架構(gòu)比如現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)x86-64上實(shí)現(xiàn)突破并非難事。這正好也配合了Tim Cook所一再表示的，蘋果想要控制自己的產(chǎn)品所用到的各種技術(shù)，這的確揭示了蘋果的美好未來。
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原文：Apple inside: The significance of the iPad's A4 chip 作者：Nicholas Bonsack
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