从PowerBook到MacBook,从内到外的重大升级(2)

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PowerBook系列是Mac的早期笔记本电脑系列。从1991年的PowerBook 100系列,到2005年的末代PowerBook G4 1.67 GHz,PowerBook系列一直保持着自身的闪光点,与庞大的PC兼容机家族竞争。最终,苹果在2006年开始将PowerBook等整个Mac系列转换到Intel处理器,这是一次从芯片架构到系统软件的重大升级,意义深远,而又耐人寻味。


本系列文章将有三篇,以PowerBook到MacBook Pro为例,向你介绍PowerPC到Intel的转换。欢迎持续关注!

机会来临

AIM联盟的失败是另一个直接导致苹果转向Intel的原因。90年代,Wintel PC兼容机茁壮发展并逐渐占领市场。它们基于Intel的386、486和后期的奔腾x86 CISC处理器,运行DOS或是Windows。这些电脑令那些之前的芯片与软件巨头们,其中包括苹果、IBM与摩托罗拉黯然失色。当时的Macintosh使用摩托罗拉的68000系列CISC处理器,但显然需要更高性能处理器苹果认为,处理器的未来是RISC;摩托罗拉作为苹果的老牌盟友,早已拿出了88000 RISC处理器,但它表现平平。在此时,在PC的大战中失意并且与微软闹翻的IBM找到了苹果,拿出了自家的POWER架构;苹果则找到了老牌盟友摩托罗拉,三者组建AIM联盟,共同致力于在POWER架构之上研发更强性能的处理器。因为它们都有一个共同的目标——遏制Wintel PC的发展,并获取利益。

1994年,苹果推出第一代PowerPC电脑Power Macintosh 6100。它有一个固件级的68LC040模拟器,Macintosh Toolbox(Mac的固件,也是Mac OS的基础)运行在模拟器上,以一个非常直接的方式解决了M68K迁移到PowerPC的兼容问题。PowerPC的性能是很成功的,它的RISC性能与能效长期领先Intel的旗舰芯片,直到21世纪中性能危机出现。

但联盟之间的裂痕总是存在的。IBM总是批评苹果在尝试吃独食,因为苹果的软硬件一体策略影响了PowerPC的推广,PowerPC芯片的销量在Intel面前依然丝毫没有竞争力可言。显然这次转换没有撼动Wintel PC的持续发展,虽然性能是成功的,但总体目标是失败的。IBM积极推动苹果将Mac授权出去,让苹果变成软件提供商,以推广PowerPC硬件。阿梅里奥同样赞同这一做法,但乔布斯的归来将此事一笔勾销,他认为那些Mac兼容机厂商正在不断地吸走苹果Mac的市场份额和利润。21世纪,PowerPC性能危机出现,且失望的摩托罗拉和IBM也无力继续支持撼动Wintel的宏伟计划,相继退出;联盟的破裂,令苹果渐渐不能继续维护自己的标准。继续使用性能低下的PowerPC处理器已经不是苹果的长久之计,而此时Intel正计划高性能的Core处理器,进行转换的机会来临了。

硬件结构

第一台真正由苹果制造的Intel Mac是苹果的开发者转换ADP(Apple Development Platform)平台,但显然它不能归类为Mac。它使用Power Mac G5的机箱,一个Pentium 4处理器,搭配苹果定制的Intel主板,使用传统BIOS来启动一个定制化的Mac OS X Tiger系统。「特洛伊木马」ADP平台是为开发者做平滑转换而专供的,真正的Intel Mac不会沿用ADP平台的硬件概念。最终Intel Mac的固件选用了EFI,配合Mac上的SMC,在Intel平台上继续完善的软硬件一体Mac体验。为了保证BOOTCAMP兼容,让那些不能在EFI中启动的Windows顺利启动,苹果的EFI兼容GUID+MBR混合分区表并且可以从APM分区表中启动。

软件兼容

在WWDC2005上宣布的PowerPC到Intel转换计划十分宏伟,其难度丝毫不亚于最初从68K向PowerPC的转换,其中最难的部分莫过于软件了。最初苹果使用了内核级别的模拟器,但模拟器不能应付那时逐渐复杂的软件。为了充分利用Intel性能,苹果需要将整个操作系统建立为纯正的x86系统,并且帮助开发者们顺利完成转换。

建立在Mach内核上的NeXT STEP系统发展而来的Mac OS X的移植性能一直出众。NeXT系统曾在各种各样的RISC系统上移植和运行,甚至还有Intel x86,苹果的早期Rhapsody测试版就有x86的版本并且可以顺利在大量的Pentium PC上运行。在2000年苹果还曾秘密尝试将Mac OS X移植到索尼的VAIO电脑上并且不费吹灰之力,这项计划就获得了完美成功,这意味着苹果早有准备应对再次转换。在苹果的ADP上,苹果首次公开了一个经过修改的Mac OS X Tiger系统,它搭载的各项软件都已经顺利移植到了Intel平台上。ADP上的Tiger经过特殊处理,安装在MBR硬盘上并且可以传统启动,但这个原版系统已经失传。ADP上的Tiger一出就被迅速破解,如今我们还可以见到基于ADP Tiger修改的Hackintosh系统。

苹果向开发者提供Universal Binary技术,令开发者将适用于Intel和PowerPC的二进制打包在一个App包里,以避免麻烦。大量的Universal Binary在2006年后出现,Leopard系统里就有大量的Universal软件,因为Leopard同时兼容Intel和PowerPC。而对于那些老旧的PowerPC软件,苹果则提供Rosetta,这是一个PowerPC模拟器,能够帮助PowerPC软件不加修改直接在Intel Mac上运行。由于Intel的强大性能,跨架构带来的性能损失并不影响体验。

后期影响

转向Intel带来了显然更强大的性能和能效,令苹果能够创造更先进强大的硬件而无需顾虑。在Rosetta和Universal Binary的帮助下,开发者能够平滑地转换他们的软件,且用户无需有兼容性顾虑。最初一代的Intel Mac电脑选用了Intel Core处理器,这是一个32位处理器,但无论是性能还是能效都已经足够有质的提升——高达四倍。后期一代的Intel Mac电脑,包括早已进入64位时代的Power Macintosh,选用了Intel Core 2和Core架构的Xeon处理器,在2007年开始Mac已经进入了64位时代。

除了Mac OS X之外,Intel的转换也为用户带来了一个意料之外的大礼——BOOTCAMP支持。苹果利用混合分区表顺利在Mac上安装运行了Windows XP,和后期的Windows Vista。BOOTCAMP实用工具即刻推出,并且在Intel的Leopard系统上成为标配。而转换至Intel的Tiger系统抛弃了Classic环境,这个老旧而又落后的系统正式被苹果结束了一切支持。Rosetta不兼容那些只支持G5的软件,好在那些开发者们已经准备好了Universal Binary的新版本以免用户抗议。之后的Leopard更进一步优化了Intel和64位性能,并且它也是最后一个还保持对PowerPC兼容的系统。在高性能的Core处理器加持下,Snow Leopard被长期称作Mac上的XP,抛弃了PowerPC的原生支持。Lion系统结束了Rosetta的支持,至此,苹果在系统层面上彻底抛弃了PowerPC的包袱。

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