过去近五十年间,英特尔的x86架构始终主导着计算机领域,为从入门级笔记本到顶级数据中心服务器等各类设备提供核心算力。然而,一场静悄悄的革命已在幕后酝酿:发源于智能手机时代的Arm架构——1997年,诺基亚6110搭载的ARM7 TDMI,标志着ARM正式进入移动设备领域(手机可以玩贪食蛇了)。如今,Arm正在主流计算领域实现突破性发展,x86的霸主地位似乎也因此开始松动。
2020年,苹果凭借M系列Apple Silicon芯片全面转向Arm架构,正式拉开了这场架构变革的序幕;2023年,微软与高通再度发力,推动Windows on Arm + 骁龙X组合落地——实际上,这已是双方第三次尝试将Arm引入PC领域:2012年的Windows RT搭配骁龙S4、2018年的Windows 10S适配骁龙835,虽前两次均未能成功,却始终未放弃这一目标。
除了英特尔,所有巨头都在押注Arm
Arm崛起的最直观信号,莫过于芯片制造商阵营的持续扩容。在x86领域,如今主流玩家仅剩英特尔与AMD两家(国内的兆芯、海光虽具备x86处理器研发能力,但目前主要靠内部订单存活);反观Arm生态,却聚集了大批芯片设计企业,科技巨头们更是纷纷投身高性能Arm处理器研发:前文提及的苹果,已用M系列芯片全面替代Mac中的英特尔CPU;高通为Windows on Arm打造了专属的X系列芯片;连亚马逊也为云计算服务器开发了Gravit on Arm芯片。
事实上,就连x86的另一巨头AMD,也并不专一,早在2014年便推出了首款基于Arm架构的处理器:皓龙A1100系列;2016年,还推出了基于Arm Cortex-A57内核的Opteron A处理器。英伟达即便近期收购了英特尔5%股份、并承诺推出内置RTX芯片的x86 SoC,也长期在Arm领域深耕:其Tegra系列芯片用在游戏主机和汽车自动驾驶上。英伟达几年前甚至曾试图收购Arm,而且其面向服务器的Grace处理器,同样采用了Arm架构。
有趣的是,游戏主机领域的架构选择,也清晰呈现了两大阵营的分化。任天堂的Switch与Switch 2均搭载基于Arm的英伟达芯片,且自GBA时代起,任天堂掌机便始终采用Arm架构,之后的NDS到3DS,部分芯片由第三方代工,部分则直接基于Arm授权自研;而索尼PlayStation和微软Xbox,目前仍沿用定制化x86处理器。
x86的封闭性成了Arm的机会
x86的核心局限在于其封闭性——本质上是一个独家俱乐部;反观Arm的许可模式:任何企业都可基于Arm的指令集架构(ISA),自主设计专属芯片。苹果作为Arm的联合创始人,在Arm知识产权(IP)许可谈判中本就具备优势,也正因如此,它成了x86向Arm转型的先行者。Mac系列搭载Arm处理器后,在能效、散热表现上均实现了质的飞跃。
高通紧跟苹果的步伐,以14亿美元收购了初创公司Nuvia(由前苹果首席芯片设计师团队创立),并基于其核心技术打造出骁龙X系列处理器。如今,行业内的顶尖芯片设计人才,也更多向Arm领域聚集,而非固守x86阵营。
应用兼容性已不是障碍
开发者编译软件时,需先定义目标平台,即代码最终要运行的硬件环境。因为开发者编写的高级代码,最终需编译成对应架构能识别的汇编语言,才能被处理器执行。而Arm与x86的CPU指令集互不兼容,Arm的专属指令无法在x86处理器上运行,反之亦然。
2018年Windows on Arm首次随Windows 10推出时,多数主流应用均无原生版本,只能通过指令翻译运行——即实时将x86应用的指令转换为Arm指令,但这种方式不仅速度慢,还仅支持32位应用。而微软更早地尝试:2012年的Windows RT,表现更不理想。它与Windows 8同步发布,专为Arm设备设计(首款搭载设备为Surface RT平板电脑),却仅支持运行Microsoft Store中的应用,且完全没有指令翻译功能。当时多数应用并未针对Arm优化,这套系统自然难以普及。这就是微软和高通前两次尝试失败的原因。
苹果的策略则成熟得多:一方面,微软早期尝试时行业条件尚未成熟,而苹果选择的时机(2020年)更合适;另一方面,其技术路径也与微软不同。苹果为基于M1芯片的Mac预装了Rosetta2翻译器,从设备上市首日便支持x86指令转Arm指令的硬件加速。用户使用未原生适配的x86应用时,几乎感受不到延迟,体验极为流畅。后续开发者也快速跟进,Arm原生应用数量迅速增长——可谓毫不拖泥带水,在两年内就完成了架构的无缝转变。
微软后来也调整了方向:2023年升级的Windows on Arm不仅大幅优化了指令翻译效率,还新增了64位应用支持。如今,Microsoft Office套件、Adobe Photoshop/Lightroom、Chrome、Firefox等主流软件均已推出Arm原生版本;部分游戏平台也开始适配,即便存在少数未原生支持的应用,通过改进后的仿真功能也能正常运行。仅剩部分老旧软件或特殊驱动仍有兼容问题,但大多能通过替代方案解决。
Arm推广曾面临“先有鸡还是先有蛋”的困境:开发者需看到足够多的Arm设备用户,才愿意投入资源开发Arm原生应用;而用户因Arm应用数量不足,又不愿选择Arm设备。即便在游戏领域,如今主要阻碍也只是竞技游戏缺乏Arm版反作弊支持,但这并非像Linux那样的固有缺陷,而是源于硬件架构差异:多数反作弊方案需深度适配硬件,通过扫描内存、监控进程实现防护,而Arm与x86的硬件逻辑不同,只需针对性优化便可解决。
行业趋势整体偏向Arm
如今,几乎所有科技行业的巨头都涉足过Arm领域,部分企业更是全面押注。苹果向Arm的转型,直接证明了Arm架构在PC领域的可行性;高通对Windows on Arm的投入尤为激进:高通与Arm的CEO去年曾预测,未来五年内基于Arm架构的计算机出货量占比可能高达50%。这一目标虽看似激进,却也体现出双方对Arm前景的信心。此外,微软曾与高通签订Windows on Arm独家合作协议,据报道该协议已于2024年到期——这意味着未来或有更多厂商参与Windows on Arm芯片研发。
英伟达近期与英特尔的合作,虽为Arm在PC领域的推进带来些许变数,却也侧面证明:即便在x86阵营,集成度高、能效比优的SoC已是必然趋势。尽管传闻中面向Windows on Arm的N1X芯片前景尚不明朗,但英伟达基于Arm CPU与GPU组合打造的AI服务器设备,已形成稳定布局,短期内不会放弃。
此外,联发科已与英伟达在GB10 Grace Blackwell项目上展开公开合作;另有报道称,双方还在私下推进前文提及的N1X芯片项目。若Arm真如多数企业所预期的那样是未来趋势,AMD自然也不会被排除在Windows on Arm的竞争之外。
x86不会消失,但Arm已势不可挡
计算机领域的架构变革早已开始,且近年来节奏不断加快,这场变革的酝酿其实已超过二十年。从游戏掌机、智能手机,到后来的笔记本电脑与数据中心,Arm的应用场景不断拓展,如今已成为除x86之外的主流计算平台:亚马逊的Graviton服务器芯片、特斯拉汽车的信息娱乐与自动驾驶系统,甚至LG冰箱的智能控制模块,都基于Arm架构打造。
需要明确的是,x86并不会迅速退出舞台,更不可能彻底消失。即便在今天,仍有企业的服务器机房中,运行着IBM数十年前的大型机架构,古老架构的生命力,远超你我的想象。x86作为主导架构已数十年,生态根基极为深厚,自然不会轻易退场。
但不可否认的是,Arm在各领域的推进速度持续加快,消费级桌面市场的趋势,通常也不会落后于行业其他领域太久。英特尔与AMD已针对Arm的竞争做出回应,虽在能效优化上取得了一定成效,但仍无法媲美Arm架构的Apple Silicon,苹果在电池续航与散热控制上的表现,堪称惊艳。
如今,竞争压力正迫使英特尔与AMD不断提升技术实力,这对消费者而言无疑是好事,未来我们甚至可能看到更多定制化设计的处理器内核。此外还有一种架构值得关注,那就是RISC-V。作为开源指令集架构,RISC-V未来或对Arm、x86构成挑战,但目前仍面临生态碎片化、市场渗透率低的问题。十年后,行业或许会进入RISC-V、Arm、x86三足鼎立的架构竞争时代。
x86虽仍在大规模数值运算领域保持优势,但Arm已在几乎所有可想象的计算场景中,开辟出一条可行、强大且高效的替代路径。正如科技行业的历史所证明的:一旦技术趋势的势头发生转向,便几乎难以逆转。而当下,这股势头显然正偏向Arm。
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