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二哥逆袭，苹果搅局，CPU大变局真相( 二 )

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英特尔犯错，送给了AMD巨大的机会。借着台积电先进的工艺制程，配合Zen架构，AMD的CPU性能在几年间迅速赶上进步缓慢的英特尔，甚至实现了超越。
“AMD近几年之所以表现如此强劲，Jim Keller 2012年领导开发的Zen架构奠定了很好的基础，再加上采用小芯片技术以及台积电最先进的工艺。”一位前AMD高管表示。
Zen架构的持续迭代非常关键。CPU的架构可以分为两个层次，一个是宏观的结构，比如常说的冯诺依曼架构。“宏体系结构这些年并没有太大改变，除非发生翻天覆地的变化，否则对CPU性能的影响不大，最终影响CPU性能的其实是微架构。”郭御风指出，“直观看，CPU中的运算单元数量和能力直接影响了CPU的性能，但实际并没有这么简单，有了运算单元之后，如何把运算单元的能力发挥出来，这就考验微架构的设计。”
AMD已经证明，以先进的工艺制程为基础，结合优秀的微架构设计，可以带来显著的性能提升。同样用这种方式让人眼前一亮的，还有苹果。
苹果搅局，刺激CPU性能跃升
当AMD通过性能的快速提升给英特尔带来压力之时，2020年11月横空出世的苹果M1处理器，其强大的性能和低功耗表现，成为了x86阵营英特尔和AMD共同的竞争对手，也让外界质疑同样采用Arm架构设计PC CPU的高通。
苹果M1的发布，让更多人意识到Arm也能设计出高性能芯片。实际上，学术界早有定论，指令集对性能和功耗没有直接影响。龙芯总裁胡伟武此前也对雷峰网表示：“其实指令系统更多关系到的是软件生态，比如X86支撑Windows生态、ARM支撑Android生态。”
之所以会有x86 CPU性能更高，Arm CPU功耗更有优势的认知，主要还是两者此前目标的不同。郭御风说：“x86把资源都用去提升性能，芯片性能高，功耗也高，但英特尔也有低功耗的芯片Atom。Arm原来的目标是做低功耗处理器，现在也有许多高性能的Arm服务器CPU，性能高了，功耗也相应的提升。”
也就是说，苹果用Arm架构设计出性能比英特尔高端CPU更好的产品，指令集并非挑战，核心在于设计目标。其中直接影响性能的微架构设计，是一个精细的工作，要是在一定边界内做取舍，包括缓存的策略、替换算法、分支策略等等，苹果积累了多年的芯片设计经验，通过精细化调整优化CPU有明显优势。
除此之外，苹果更大的优势在于系统级优化，系统级优化能够带来几倍，甚至数量级的性能提升，这能比架构优化和工艺提升带来更显著的性能提升。
“系统级优化一直都是提升CPU性能的重要方式，但这种方式最大的难点在于生态化能力。”郭御风说，“要实现系统级优化，就需要整个软硬件生态协同，从编译器到BISO，再到操作系统和应用层，才能实现很好的系统级优化。苹果能把处理器优化的那么好，其闭环生态也是一个重要的因素。”
在苹果的搅局下，英特尔在2021年发布的12代酷睿处理器的性能也实现了飞跃，不仅绝大部分性能都超越AMD，对比苹果M1也有优势。资深CPU专家分析，这与英特尔新任CEO Pat Gelsinger有很大关系，在他上任很短的时间内，英特尔的技术和架构不可能发生质变，他应该是重新找到了英特尔技术的节奏，能够迅速推出性能飞跃的产品。
接下来的后摩尔定律时代，架构和系统级优化成为了竞争的关键。2017 年图灵奖的两位得主 John L. Hennessy 和 David A. Patterson在2019年发表了一篇长篇报告《A New Golden Age for Computer Architecture》，他们展望未来十年将是计算机体系架构领域的“新的黄金十年”。
从AMD CPU性能迅速接近英特尔，以及苹果M1处理器的推出，已经可以看到优秀的CPU微架构，以及微架构的精细优化能够带来的性能飞跃。

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