Arm，勢不可擋

來源：內容編譯自xda-developers。

過去幾十年來，英特爾的 x86 架構統治着計算領域，為從最基礎的筆記本電腦到最強大的數據中心設備等各種設備提供動力。然而，一場靜悄悄的革命正在幕后悄然發生：Arm。Arm 架構在智能手機時代真正開始站穩腳跟，如今正在主流計算領域佔據重要地位，而這在以前是不可想象的。如此之多，以至於 x86 的統治地位似乎已成定局。

有很多理由可以相信這一點，而且與幾年前相比，現在想想也並非難以想象。蘋果公司通過其M系列Apple Silicon SoC向Arm的重大轉變無疑開啟了一股潮流，而微軟再次推動基於Arm的Windows操作系統，表明微軟再次看到了它的價值。而這兩項行業變革僅僅是冰山一角。

Arm 的行業支持很有説服力

Arm 崛起的最明顯指標之一是芯片製造商，以及這些芯片的創造者羣體在過去十年中如何不斷壯大。在 x86 領域，只有兩家主要生產商：英特爾和 AMD。相比之下，Arm 生態系統擁有眾多芯片設計公司。一些科技界巨頭正在打造基於 Arm 的高性能處理器：蘋果用其自主研發的 M 系列芯片取代了 Mac 中的英特爾 CPU，高通正在基於 Arm 為 Windows 開發自己的「X」系列芯片，甚至亞馬遜也在為雲計算打造自己的基於 Arm 的「Graviton」芯片。

事實上，除了英特爾和 AMD 之外，幾乎所有大型芯片製造商都在生產基於 Arm 的芯片。就連英偉達（Nvidia）也早已在打造基於 Arm 的 Tegra 芯片。儘管英偉達最近收購了英特爾約 5% 的股份，並向該公司投資 50 億美元，承諾將推出搭載 RTX 芯片組的 x86 SoC，但英偉達也早已在打造基於 Arm 的 Tegra 芯片。別忘了，英偉達幾年前甚至還試圖收購 Arm，並且一直在其面向服務器的「Grace」芯片中使用基於 Arm 的 CPU。

甚至遊戲機也反映出這種差異，這多少有些説明問題。雖然任天堂的 Switch 和 Switch 2 都得益於英偉達的支持而基於 Arm 架構，但任天堂自 Game Boy Advance 以來就一直在其掌機上使用 Arm 芯片。DS、DS Lite 和 3DS 均採用 Arm 架構，其中一些由其他公司製造，一些則直接從 Arm 獲得授權。與此同時，PlayStation 和 Xbox 仍然運行在定製的 x86 CPU 上，但不久前，遊戲機甚至蘋果的老款 Mac 都改用 PowerPC 架構。

x86 的問題在於它本質上是一個封閉的俱樂部。相比之下，Arm 的授權模式允許大量公司進入並基於 Arm 的 ISA 設計自己的芯片。蘋果的舉動尤其令人震驚，但對於 x86 來説，這就像煤礦里的金絲雀。需要注意的是：蘋果是 Arm 的聯合創始人，在 Arm IP 的授權協議談判中可能擁有相當大的權力，而且它不再需要向英特爾支付 CPU 費用，但這還遠不止於此。

當蘋果在 2005 年 WWDC 上首次宣佈計劃從 PowerPC 遷移到 x86 時，PowerPC 的處境有點奇怪。除了蘋果之外，它的使用幾乎僅限於 2000 年代初期到中期的遊戲機，以及有趣的是，好奇號和毅力號火星探測器。然而，蘋果的轉變是整個行業趨勢的結果，因為當時所有其他個人計算平臺都基於 x86。

這一次有所不同：蘋果沒有落后於時代，而是決定先發制人。轉向 Arm 帶來了顯著的優勢，例如能效、散熱和性能。目前，蘋果的每條主要產品線都至少有一款基於 Arm 的芯片可供選擇。隨后，高通以 14 億美元收購了由前蘋果芯片設計師創立的初創公司 Nuvia，這表明一些頂尖人才和芯片設計師現在都進入了 Arm 領域。而不是 x86。

最后，由於 x86 的授權狀態，想要自研芯片的公司甚至不可能使用它。相反，所有努力都集中在 Arm（或在某些情況下是 RISC-V）上，這意味着計算和芯片開發的前沿正在 Arm 上進行。

軟件不再是曾經的問題

開發人員編譯軟件時，必須定義一個「目標」。這個目標指的是代碼預期運行的平臺，因為你編寫的代碼僅僅是代碼執行架構所理解的匯編語言的抽象。Arm 的 CPU 指令並不適用於 x86，反之亦然。當 Windows on Arm 隨着 Windows 10 首次流行起來時，許多最流行的應用程序根本無法原生運行，而且「翻譯」過程（解釋為 x86 構建的指令並動態轉換為 Arm 指令）速度很慢，並且僅支持 32 位應用程序。

微軟早期的嘗試 Windows RT 甚至更糟糕。它與 Windows 8 一同發佈，旨在面向基於 Arm 的設備，並與 Microsoft Surface RT 一同發佈。然而，它只能運行來自 Microsoft Store 的應用程序，並且完全沒有翻譯功能。應用程序通常不是為 Arm 構建的，那麼它的意義何在？

蘋果的做法明顯更好，雖然這其中肯定有行業時機的因素，因為微軟之前的嘗試實在太早，但蘋果的做法也與衆不同。蘋果的Rosetta 2翻譯器在第一天就面向基於M1的Mac推出，並由硬件加速支持，可將x86指令翻譯成Arm指令，從而帶來完全無縫的體驗。應用程序很快就能為Arm構建，即使是那些並非Arm的應用程序也常常運行順暢。

微軟對 Windows on Arm 的重新關注取得了顯著進展，顯著改進了翻譯功能，並增加了 64 位支持。諸如完整的 Microsoft Office 套件、Adobe Photoshop 和 Lightroom、Chrome 和 Firefox 等眾多關鍵應用程序現在都已推出 Arm 原生版本。甚至一些遊戲平臺也在嘗試，Windows on Arm 改進的仿真功能可以填補許多領域的空白。當然也存在一些極端情況，例如某些驅動程序和非常老舊的軟件，但這些問題通常可以通過某種方式規避或解決。

Arm 落地的最大障礙之一，一直是「先有雞還是先有蛋」的問題。開發者需要一個理由，在沒有用户的情況下為 Arm 構建和維護應用程序，而用户之所以沒有，很大程度上是因為軟件的匱乏。即使是遊戲，主要的障礙也可能是用户心儀的熱門遊戲缺乏反作弊支持。然而，缺乏反作弊支持並非像 Linux 那樣是固有限制；相反，這與截然不同的硬件有關，因為許多反作弊解決方案會更靠近硬件工作，以便掃描內存並監控進程。

所有行業道路都通向 Arm

似乎每個主流廠商都至少嘗試過 Arm，而有些則全力投入其中。蘋果大舉轉向 Arm 令人震驚，證明了該架構作為 PC 級架構的可行性。與此同時，微軟迴歸 Arm 上的 Windows，並對其進行了完善，提高了兼容性，甚至推出了首款搭載高通基於 Arm 的驍龍 X Elite 處理器的「Copilot+」電腦。

説到高通，他們對基於 Arm 的 Windows 押注頗豐。高通和 Arm 的首席執行官去年都預測，五年內高達 50% 的計算機出貨量將基於 Arm 架構。這無疑是一個雄心勃勃的計劃，但也展現了他們的信心。此外，據報道，微軟與高通曾簽署過一份關於基於 Arm 的 Windows 的獨家協議，該協議將於 2024 年到期。

Nvidia 最近與英特爾的合作，雖然給這方面的工作帶來了一些阻礙，但也證明了即使在 x86 領域，集成高效的 SoC 也是不可避免的。Nvidia 仍然可以設計自己的 Arm 芯片，儘管傳聞中針對 Windows on Arm 的 N1X 芯片的未來可能懸而未決，但 Nvidia 一直在使用其 Arm CPU 搭配 GPU 技術構建專注於 AI 的服務器級機器，而且這種模式不太可能在一夜之間消失。

然而，還有一家公司在 Arm 領域默默活躍，這可能會讓人感到意外，那就是 AMD。儘管目前是一家主流的 x86 芯片生產商，AMD 也時不時地與 Arm 進行合作。其基於 Arm Cortex-A57 內核的 Opteron A 處理器於 2016 年發佈，AMD 也早在 2014 年就宣佈了 K12 項目，但最終在 2023 年正式取消了該項目。Jim Keller 曾是 AMD Zen 架構的首席開發人員，他經常被譽為 AMD 芯片組業務復興的關鍵人物，他稱 K12 項目「愚蠢地被取消了」。「此外，他表示模塊化 Zen 架構和 K12 Arm 芯片組之間的主要區別在於解碼器，因為芯片的大多數其他元素都是相同的。

不過，最近的報道表明，Arm 可能已重回 AMD 的陣營。雖然距離 Keller 的 Zen 架構工作已過去好幾代，但他關於從 x86 到 Arm 的轉換會非常簡單的斷言，在今天可能仍然成立——即使 Zen 5 是一次重大的架構重製。此外，聯發科一直公開與英偉達合作開發 GB10 Grace Blackwell 項目，據報道，他們私下也在合作開發之前提到的 N1X。如果 Arm 代表着未來（許多公司似乎都這麼認為），AMD 肯定不想在 Windows 和 Arm 的競爭中被淘汰.

長期以來，計算領域一直在發生重大變革，而且隨着時間的推移，變革的步伐只會越來越快。這場變革也已醖釀了二十多年。Arm 從遊戲掌機到智能手機，再到后來的筆記本電腦和數據中心，其應用已使其成為一個平臺，幾乎所有不使用 x86 的產品都轉而使用 Arm。亞馬遜的 Graviton、特斯拉的信息娛樂和自動駕駛汽車，甚至 LG 的冰箱都在使用 Arm。

需要明確的是，我認為 x86 不會很快消失，也永遠不會真正消失。即使在今天，你仍然會發現 IBM 幾十年前的大型機架構在一些公司的服務器機房深處。而且，x86 已經如此龐大且長期存在，因此不太可能就此消失。

Arm 在各個領域都取得了進展，消費級桌面處理器的趨勢也往往不會落后於其他行業。我們已經看到了英特爾和 AMD 對 Arm 的迴應，他們試圖最大限度地提高功耗效率，雖然公平地説，這種方法確實有效，但仍然無法與基於 Arm 的 Apple Silicon 令人瞠目的電池續航和散熱性能相媲美。

目前，競爭正迫使英特爾和AMD加大投入。無論如何，這對消費者來説總是好事，未來我們甚至可能會看到更多定製設計的內核。此外，我們甚至還沒有討論過RISC-V，這種開源指令集架構仍然可能構成威脅，但目前面臨着碎片化和缺乏採用的問題。十年后，我們可能會談論RISC-V、Arm和x86之間的三方架構之爭。x86在大規模數字運算方面仍然佔有一席之地，但Arm已經在幾乎所有可以想象到的計算領域，作為一種可行、強大且高效的替代方案，鋪平了道路。

正如科技界的歷史經驗所表明的那樣，一旦勢頭轉變，幾乎不可能逆轉。而目前的勢頭無疑對 Arm 有利。

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