MacBook a procesory. Trnitá cesta od Motoroly až po Apple Silicon M2

Apple, jakožto technologický gigant představil za dobu své existence nespočet přenosných, kapesních či stolních počítačů. Každý z modelů pak postupně dostával modernější procesor s lepšími parametry, nicméně kalifornský průkopník byl dlouho odkázán na konkurenci a za posledních 36 let využil celkem na tři různé architektury CPU. Před dvěma lety (přesněji v roce 2020) se úspěšně vydařil přechod od čipů Intel na vlastní procesory ARM podobné áčkovým, tedy těm, které se používají v současných iPhonech a iPadech. Nyní máme možnost sledovat vývoj až po vlastní modelovou řadu Apple Silicon M2, která byla představena na WWDC 2022.

První krůčky s procesory Motorola 68K

V roce 1984 vydala společnost Apple první počítač Macintosh (nepřekvapivě nazývaný Apple Macintosh). Tento kousek používal 8 MHz CPU Motorola 68000, přičemž raný prototyp Macu používal 8/16bitový CPU Motorola 6809. Krátce poté byla skupina inženýrů spravující vývoj spokojena s grafickými výsledky procesoru pro Apple Lisa a rozhodli se použít dražší 16/32bitový 68000. Podle dostupných informací dokázal nový prototyp běžet až na frekvenci 8 MHz. Tato zpráva potěšila Steva Jobse, který následně celý tým Lisa rozšířil.

Během příštího desetiletí začaly nové modely počítačů Macintosh používat nástupce 68000, včetně čistých 32bitových čipů 68020, 68030 a 68040. Ty se postupem času vylepšovaly nejen po stránce výkonu. Celkově obsahovalo tento procesor až 72 různých počítačů Mac. Posledním modelem Macu, který jej podporoval, byl PowerBook 190 z roku 1995 s cenovkou až 2200 dolarů. Popularita osobních počítačů nabírala na popularitě, nicméně v tuto dobu již společnost Apple začala řešit přesun nových počítačů pod technologii PowerPC a začala další éra mobilních procesorů.

Vybrané modely počítačů s těmito procesory: Apple Macintosh Classic (1990), Apple Lisa (1983), Macintosh Quadra 900 (1991), Macintosh Portable (1989).

Konec 80 let. Přechod na Power PC

Společnost Apple se v rámci přechodu k jiné architektuře procesorů rozhodla správně. Koncem osmdesátých let totiž začal výpočetní průmysl přebírat nové trendy, které rychle zastínily starší CPU. V tomto období, tedy v letech 1994-2005 začal Apple spolupracovat se společnostmi jako je IBM a Motorola, aby navrhli vlastní společnou platformu mikroprocesorů typu RISC, která by dokázala konkurovat nadvládě Microsoft-Intel. Mimochodem, původně byly určeny zejména pro použití v domácích počítačích. Postupem času se ale staly také populární v různých embedded zařízeních.

Power Macintosh 6100, tedy osobní počítač představený v roce 1994 využíval jako první architekturu PowerPC a po něm ve stejných krocích pokračovalo asi 87 dalších modelů Mac. Nárůst výkonu byl neuvěřitelný a frekvence čipu se postupně zvýšila z původních 60 MHz až na 2,7 GHz, což bylo na tehdejší dobu pozoruhodné. Poslední model, který běžel na této platformě byl představen v roce 2005, přičemž se již aktivně začala řešit spolupráce s Intelem, který zůstává konkurentem dodnes.

Vybrané modely počítačů s těmito procesory: Macintosh LC 520 (1994), Power Macintosh 7300 (1997), Power Mac G4 (1999).

Spolupráce s Intel a varianta x86

Vzhledem k tomu, že si nebyl schopen Apple vytvořit svůj zcela vlastní a spolehlivý procesor, který by dokázal pokrýt celé portfolio produktů, rozhodl se udělat další krok. Na vývojářské konferenci WWDC v roce 2005 byl oficiálně oznámen přechod na čipy od značky Intel, přičemž první Intel Macy byly odhaleny počátkem roku 2006. Premiéru si vychutnal třeba iMac či Macbook Pro, který se mohl pochlubit téměř čtyřnásobně vyšším výkonem oproti předchozím modelům.

Společně s příchodem systému Mac OS X 10.4.4 se podařilo zahrnout do procesorů pokročilou emulační technologii nazvanou Rosetta, která dokázala zachovat kompatibilitu softwaru mezi jednotlivými generacemi. To znamenalo, že jednotlivé programy začaly být dostupné jako univerzální binární soubory, které lze spouštět na počítačích PowerPC i Intel Mac. Když se přechod na x86 kompletně dokončil, Rosetta byla ze systému Mac OS X 10.7 Lion odstraněna. Tyto procesory dlouhodobě využívali přenosné i stolní počítače až do roku 2020 (určitá modelová řada Maců byla v omezeném prodeji i nadále - například MacBook Air s procesory Intel Core i3), přičemž bylo třeba udělat další rozhodující krok a utéct konkurenci.

Vybrané modely počítačů s těmito procesory: 17” Apple iMac (2006), Mac Pro Xeon Woodcrest (2006), 13,3” MacBook Original White (2006)

Přechod na vlastní ARM procesor

Applu se dařilo nejen v odvětví osobních počítačů. Kromě toho vydával každým rokem aktualizovaný iPhone, který pracoval na vlastním operačním systému iOS. U těchto zařízení Apple používal energeticky úsporné a zároveň výkonné SOC procesory (generace áčkových procesorů) a díky specialistům a dlouhému vývoji této platformy byl po letech schopen převzít veškeré plány a integrovat miniaturní čip s obřím výkonem také do svých počítačů. 

Přestože se počítače s Intelem prodávaly velmi dobře a nebyly zaznamenány velké chyby, které by se dotkly uživatelů, Apple měl motivaci dostat se na první příčku a překvapit svou konkurenci. V roce 2020 jsme se dočkali prvního modelu, který svými výkonnostními výsledky doslova překvapil celý svět. Apple Silicon, jak jej kalifornský gigant nazývá je navržen tak, aby Macy ještě vylepšil a posunul výkon a energetickou účinnost na zcela novou úroveň.

Stejně jako Apple iPhone, který se vždy odlišoval od ostatních smartphonů svou hlubokou a bezproblémovou integrací mezi softwarem a hardwarem, teď Macy založené na ARM dělají totéž. I přestože je nyní na trhu situace s procesory bídná, pro Apple je levnější a dostupnější vyrábět své vlastní čipy, než se s dodávkou spoléhat na Intel. Apple tímto krokem nahrává i samotným vývojářům, jelikož je daleko jednodušší portovat software pro iPhone a Apple iPad na platformu Mac, což tvoří jakýsi ekosystém.

První modely počítačů využívající tento typ procesoru (M1) vyrobený procesem TSMC N5, Apple představil v listopadu 2020, konkrétně se jednalo o modelovou řadu Apple MacBook Air, MacBook Pro a Mac mini. O rok později přišel Apple se stejným řešením také u 24palcového iMacu (taktéž Apple Silicon M1). Oproti předchozím generacím na Intelu nabízeli neuvěřitelný nárůst výkonu, delší výdrž na baterii a mnoho dalších pozitivních změn.

Vybrané modely počítačů s procesory M1: 24” iMac (2021), 13” MacBook Air (2020), 13” MacBook Pro (2020)

Dostatek výkonu pro každého. I pro náročné

Dokonce jej Apple použil u svého profesionálního iPadu Pro (2021), což dostalo zařízení na zcela novou úroveň z hlediska fungování a náročnějších operací. Pro náročnější klientelu pak dokázal v konfiguraci nabídnout také modely s ještě výkonnějším čipem M1 Pro a M1 Max, který nabízel vyšší počet CPU a GPU jader, vyšší počet tranzistorů včetně možnosti rozšíření paměti až na 32 GB RAM.

O rok později přichází na scénu modelová řada pro maximálně náročné uživatele. Začátkem roku 2022 představuje Apple vylepšený mikroprocesor M1 Ultra, který kombinuje dva čipy M1 Max, přičemž je k dispozici v nejvyšších variantách počítačů Mac Studio a dalších highend modelech. M1 Max podporuje High Power Mode na 16palcovém MacBooku Pro a dokáže zobrazit obraz až na trojici 6K monitorech přes Thunderbolt. V útrobách se skrývá až 20 jader procesoru a paměť lze navýšit až na neuvěřitelných 128 GB. V porovnání s M1 nabízí až 10x více tranzistorů.

Nástupce M1 dorazil. Přivítejte Apple Silicon M2

Jak se dalo očekávat, po dvouleté prodlevě se opět setkáváme s představením nových (základních) procesorů, které jsou určeny běžným uživatelům. Společnost Apple na vývojářské konferenci WWDC 2022 představil ještě výkonnější a energeticky úspornější procesor pro běžnou klientelu. Dle různých poznatků ale staví opět na předchozím modelu, přičemž došlo k jeho přetaktování a technickému boostu. Je totiž vyráběn na stejném výrobním procesu a výkon narostl o 18% oproti M1 a zvládne dekódování ProRes společně s podporou 8K v enginu.

Nově dokáže využít až 24 GB jednotné paměti LPDDR5 a v porovnání s 12 jádrovým PC notebookovým čipem zvládne stejný výkon za čtvrtinu energie. Premiéru s tímto čipem si zasloužil přepracovaný MacBook Air 2022 a MacBook Pro s Touch Barem, u kterého došlo pouze k hardwarovému vylepšení.

Je neskutečně zajímavé pozorovat odvětví procesorů a jejich postupné vylepšování výkonu na úkor spotřeby elektrické energie. Za dobu existence své existence Apple využil různé klíčové architektury přičemž skončil u vlastní technologie a do budoucna můžeme očekávat v tomto směru mnoho dalších pozitivních novinek.

“Tuto publikaci a všechny zmíněné informace napříč historií procesorů pro vás připravil Michal Dvořák z MacBookarna.cz, která mimochodem existuje na trhu již desátým rokem a za tuto dobu zprostředkovala tisíce úspěšných obchodů.”