Apple se odhodlal k poměrně radikálnímu kroku a rozhodl se, že opustí procesory od Intelu a nahradí je svými vlastními. Jeho snaha o plné ovládnutí uživatelského „zážitku“ je tak zase o krok blíž. Konkurence v noteboocích a desktopech je však úplně jiná než na poli mobilů a tabletů, takže to Apple nebude mít zas tak jednoduché, jak by se mohlo zdát.

Předně bych chtěl říct, že představa, že Apple pojede na jiných procesorech než x86-64, pro mě není až tak perverzní, byť posledních 15 let se trh z velké části sjednotil na této architektuře. Kdo si ještě pamatuje na neutěšená 90. léta, ten ví, že Intelovské procesory nebyly nutně ty nejvýkonnější a takový ARM zas nebyl procesor jen pro zařízení do kapsy.

UNIXové pracovní stanice běžely na procesorech MIPS, SPARC, PA-RISC i Alpha a v osobních počítačích bylo možné vedle x86 potkat taky PowerPC a Motorola 68k (když tak nad tím přemýšlím, na všech těch platformách jsem někdy v životě něco dělal). Právě díky situaci v 90. letech dnes máme hlavní operační systémy vytvořené tak, aby byly na procesorové architektuře závislé pouze minimálně – v té době totiž žádný procesor neměl budoucnost jistou. NeXTSTEP, který je základem macOS, byl takto navržený a ještě před přechodem Jobse zpět do Applu byl dostupný hned pro několik procesorových architektur. Když pak Jobs přešel do Applu, nechal vyvíjet Mac OS X ve stejném duchu, a přestože byl určen pro zařízení s PowerPC, všechny verze byly interně kompilovány testovány i na architektuře x86.

Takový Linux má široký záběr procesorových platforem odjakživa a po celý jeho život, takže tam vůbec není co řešit. Hodně se zapomíná, že i Windows NT (ze kterého vychází všechny moderní verze) byl cíleně vyvíjen bez závislosti na x86 i PC/BIOSu. Někteří vývojáři dokonce kvůli tomu cíleně dostali pracovní stanice s jinými procesory, aby se takové závislosti nemohly do systému zanést omylem.

Proč právě ARM?

Tady je odpověď poměrně logická. S ARMem má Apple spoustu let zkušeností na iPhonech a iPadech. Podstatné je i to, jak je ARM licencován (možnost licencovat celá jádra, případně jen instrukční sadu) a že společnost, která za ním stojí, má business model přímo postavený na tom, aby procesory vyráběl někdo jiný.

Apple zprvu používal cizí návrh procesorů, ale postupně rozšiřoval svůj vývoj tak, aby měl konkurenční výhodu pomocí vlastních upravených jader. Začalo se výpočetní částí a postupně se přešlo i na grafickou – zprvu jen tím, že se upravila část cizího návrhu (zejména práce se shadery), ale postupně se do Applovského procesoru dostala jejich vlastní grafika.

Konkurence na poli mobilů a tabletů je stran procesorů poměrně specifická. Její specifičnost výrazně znesnadnila vstup Intelu do toho segmentu, protože konkurovat levným čipům z Číny prostě nebylo v low-endu možné (už třeba jen tím, že Intel nechce používat suroviny z konfliktních oblastí). Hi-end tablety si lidé kupují prakticky jen od Applu, takže snažit se vyvíjet procesor pro tento segment na zařízení s Androidem je ekonomický nesmysl. Trh s mobily je mnohem větší, ale situace je také komplikovaná. I ti úspěšnější na poli Androidích zařízení vysvětlují, že je těžké vyvíjet vlastní výkonné jádro, protože to nikdo nezaplatí.

Pro Apple je to jiné. iPhonů a iPadů prodává mraky a procesor jako takový dává pouze do svých zařízení, takže náklady na vývoj procesoru si může zahrnout přímo do marže zařízení. Samotná tato ekonomická výhoda umožňuje, aby jeho procesor vypadal hodně dobře ve srovnání s mobilovými a tabletovými konkurenty (přitom hodně udělalo už jen přidání hromady cache).

Člověk by skoro mohl nabrat dojem, že Apple je naprostá špička a není důvod, proč by jeho čipy nemohly být mezi nejlepšími i na poli notebooků a desktopů. Konkurence zde je však postavená úplně jinak.

Svět mobilů vs. svět notebooků

Na vývojářské konferenci Apple ukazoval demo macOS běžícího na ARMové platformě, kterou používá v iPadech. Prezentace byla příšerná a Jobs by tam za ni asi všechny nechal upálit, ale už nemůže, takže úroveň trapnosti mohla zase místy atakovat to, co se občas dělo na pódiu, než se Jobs do Applu vrátil v druhé půlce devadesátek.

Každopádně v demu bylo prezentováno několik situací, které měly navodit dojem velkého výkonu vlastního procesoru. Doporučoval bych však z toho vůbec nic nevyvozovat. Jednotlivá dema byla velmi dobře vybraná, aby toho vlastně až zas tak moc neukázala. Emulovaný Tomb Raider je ten typ hry, která není zas až tak závislá na CPU, takže se emulace projeví pouze minimálně. Jejím těžištěm je grafika – a hra sice běžela plynule ve full-HD, ale s nastavenou velmi nízkou úrovní detailů (možná tou úplně nejnižší). Tak, jak byl ukázán Photoshop (dva úkony), taky nutně neříká, že při reálné práci bude na tak velkých souborech procesor dostatečně výkonný. Třeba bude, ale z toho dema tak, jak bylo postavené, to nevyplývá.

V době, kdy se Apple rozhodoval nad přechodem na ARM, bylo AMD poměrně slabé a Intel stagnoval (což zvládá i dnes). Byla to tedy ideální situace k takovému rozhodnutí – to se musí dělat, když je na tom konkurence špatně. Mezi tím se ovšem situace u AMD výrazně otočila a letos se dočkáme většího nasazení notebooků s osmijádrovými 15W procesory, které mají mnohdy výkon jako 45W šestijádra od Intelu. Je jasné, že Intel se to bude snažit také dorovnat a tato dlouho nevídaná konkurence na poli x86 pro Apple určitě není ku prospěchu. Rozhodně ne před uvedením vlastních produktů.

Apple postupně začíná distribuovat vývojářský kit schovaný v krabičce od Mac Mini. Tento kit je však pouze pronajat po dobu vývojářského programu a nakonec poputuje zpět do Applu. Kromě toho je také součástí smlouvy, že se není možné o kitu ani s nikým bavit, natož zveřejňovat jakékoli benchmarky. Apple je v tomto ohledu docela pedant. Předpokládám, že skutečný výkon kitu moc vysoký nebude. Kolikrát se sice objevuje srovnání ARM procesorů z tabletů s x86 procesory z notebooků, kde to vypadá, jako by už byla situace srovnaná, ale mnohdy jsou ty testy konstruované tak, aby na nich nahnaly body procesory, které mají některé specifické funkce akcelerované speciálními obvody, čímž se zakryje nižší hrubý výkon. U mobilních řešení je to fajn, ale pokud má mít Apple procesor, který bude důstojnou konkurencí pro širší škálu nasazení v noteboocích a desktopech, bez solidního hrubého výkonu to nepůjde.

Na druhou stranu procesor, který bude ve výsledných komerčních produktech, bude novější generace a navíc ještě větší jádro, takže výkon bude zcela jistě někde jinde. Jakkoli to vypadá, že v procesorech pro mobily nemá Apple problém být na špici, řekl bych, že jejich první velký čip bude mít problém dosáhnout na výkon 15W procesorů Intelu/AMD minimálně v zátěži jednoho jádra. Proto je také v plánu začít nasazovat ARM od nižších segmentů zařízení. První zařízení bude podle mě notebook, protože tam jsou větší prodeje než u desktopů. Dohromady s podporou iOS aplikací půjde nejspíš o dotykový notebook – klidně nějaký konvertibilní stroj (těžko říct, v jaké formě). Vezmu-li v potaz, jak nízký výkon mají poslední generace MacBook Air (s dvoujádrovým 10W Intelem), nebude problém tento stroj nahradit něčím s vlastním procesorem. Klidně bych si vsadil, že pod tuto metu nepůjdou.

Udělat konkurenceschopný procesor nebude jednoduché ani pro Apple s jeho téměř neomezenými finančními prostředky. Navíc nebude mít vyhráno ani v případě, že to dokáže (a já předpokládám, že dokáže). Dalším nelehkým úkolem bude udržet se. Vývoj procesorů není levná záležitost a Apple je nejspíš nebude nabízet mimo své produkty. To znamená, že jich musí prodat dostatečné množství. Maců se prodává méně než iPhonů s iPady a nejde o takovou masovku. Pokud by se Macům přestalo dařit (a to se klidně může stát), může to ohrozit návratnost investic do vlastního procesoru. Nějaké náklady budou sice sdílené, ale navrhovat procesor do mobilu a do desktopu stále ještě vyžaduje v mnoha ohledech odlišný přístup, takže všechno se sem neskryje.

Také je otázkou, jak to bude s 3D výkonem. Někde občas čtu, že grafika v novém Apple procesoru bude minimálně dvakrát rychlejší než aktuální integrovaný Radeon Vega. No… v těchto odhadech bych byl podstatně opatrnější. Nemám důvod si myslet, že Apple přijde s něčím, co se nabourá přímo do segmentu dedikovaných grafických čipů hned jako prvotina, když jiní se zde dost natrápili a peněz také neměli málo (však se stačí podívat na Intel, který navzdory snaze až teď v 10. generaci Intel Core – navíc jen těch vyšších modelů – dohnal integrovanou Vega 10… po dvou letech).

V ultramobilních zařízeních to ovšem nebude velký problém a ve výkonnějších strojích stále Applu nic nebrání zůstat u dedikovaných čipů. Jejich procesor bude mít tak jako tak vyvedenou sběrnici PCIe a běhu grafických čipů na ne-x86 architekturách nic nebrání (však dnes existují servery/stanice s procesory ARM i POWER, které takové grafiky používají).

Bojovat hned ze začátku rovnou na obou frontách (procesor, grafika) by nemuselo být dvakrát rozumné. V historii se ukázalo, jak to měli těžké výrobci jako SGI a podobní, když se jim do jejich segmentu trhu nahrnul komoditní hardware. Jít proti komoditnímu hardwaru nebude snadné ani pro Apple.

Má vůbec Apple šanci, aby to vyšlo?

Zcela jistě ji má. Předpokládám, že tohle si dobře spočítali a vědí, co dělají. Když to oznámili veřejnosti, tak už necuknou. Na straně ekosystému má za sebou Apple úspěšný přechod z procesorů Motorola 68k na PowerPC, přechod z klasického Mac OS na Mac OS X (fakticky úplně jiný operační systém) a později zas z PowerPC na Intel x86. Má s takovými přechody víc zkušeností než kdokoli jiný. Ne že by byl jediný, komu se to povedlo, a nebyl ani první, ale ostatní se nevyskytovali na poli běžných osobních počítačů (šlo primárně o minipočítače/servery a později pracovní stanice).

Nyní má Apple velkou výhodu, že dokázal natlačit vývojáře nativních aplikací do zkrácení životního cyklu programů (resp. jejich verzí). Na zpětnou kompatibilitu se u Maců dávno nehraje, a když se Apple rozhodně něco změnit, softwarovým vývojářům nezbývá než se přizpůsobit, nebo za pár verzí systému jejich program spustit nepůjde. To je velmi odlišná situace od toho, jak je to na jiných platformách (od osobních počítačů nahoru), a je to vlastně i odlišná situace proti tomu, jak to měl Apple v době předchozích přechodů – ještě v době začátku přechodu z PowerPC na Intel bylo možné na nejnovější verzi systému spouštět i programy z klasických Maců 80. a 90. let.

S tím, jak si Apple vývojáře vychoval (na nečisto si to vyzkoušeli už nyní, když byla odstraněna podpora pro 32bit programy), bude aktualizace programů přidáním verze pro ARM rychlá a relativně bezbolestná. Věřím, že to hlavní pro typickou cílovou skupinu levnějších a méně výkonných modelů bude připraveno od prvního dne, kdy taková zařízení bude možné objednat.

Aby se však doopravdy dostavil úspěch, bude nutné, aby nové procesory splnily očekávání uživatelů, jak se postupně začnou objevovat v noteboocích a desktopech. Přece jen Apple už část uživatelů dokázal zahnat, když dlouho kašlal na profesionální segment. Před časem to sice zase napravil, ale více méně se rozhodl, že mezi consumer a pro bude velká propast. Apple nyní nenabízí špatné profesionální stroje, ale jsou všechny hodně drahé a cílí na nejvyšší segment. Chybí něco, co by šlo výkonem a cenou mezi ně a spotřební produkty. Výsledkem je, že část lidí z platformy jednoduše odešla.

Jiná část lidí zas zjistila, že jim stačí iPad, a odešla také. Neměli bychom zapomínat ani na ty, kteří sice byli ochotni platit dost peněz za kvalitní produkty, ale poslední problémové roky (včetně například několika generací MacBooků s defektními klávesnicemi) je také donutily poohlédnout se někde jinde.

ARM je RISC, takže je lepší než x86 / ARM je pomalý a dobrý akorát do mobilů

Hodně mě překvapilo, když jsem si otevřel diskuse pod libovolným článkem o použití ARMu v Applovských počítačích. Nečekal bych, že to mezi běžnými lidmi vyvolá tolik emocí, ale možná je dnes prostě standardem, že se společnost musí jasně polarizovat do dvou znesvářených táborů.

Ti, kteří argumentují tím, že ARM je RISC a x86 CISC, a proto logicky bude ARM nejen rychlejší, ale i úspornější, zamrzli znalostmi v 90. letech. Doba, kdy ty procesory byly takto čistě klasifikovatelné, už je nenávratně pryč, protože všichni se vyvinuli směrem nějakého kompromisu.

Dále doporučuji zkouknout nějakou fotku jádra procesoru s vyznačenými funkčními bloky. Zjistíte tam, že instrukční dekóder už dávno nezabírá na ploše čipu tolik místa a dnes je spíš malou komponentou. Čekat tedy, že by ARMový procesor měl mít nějak zásadně nižší spotřebu jen proto, že má tuto instrukční sadu, je naivní. Stran spotřeby to může mít výhodu jen kvůli snazší realizaci konceptu malých jader, která přebírají práci od velkých, když není potřeba výkon, ale ani to není na x86 nerealizovatelné.

Pokud Apple představí rychlý a zároveň energeticky úsporný procesor, bude to spíš výsledkem dobrého návrhu čipu než toho, že má jinou instrukční sadu než x86.

Někteří mají pocit, že ARM má automaticky nižší spotřebu, ale když se podíváte na serverové procesory s touto instrukční sadou (například ThunderX), jejich spotřeba je často vyšší než u ekvivalentního AMD a Intelu. Takže ne, zvolená instrukční sada Applu rozhodně automaticky nezajišťuje dobrou spotřebu.

Stejně tak to, že ARM je primárně používaný v mobilech, tabletech a různých jednočipech, neznamená, že musí být automaticky pomalý. Speciální procesory Fujitsu, které pohánějí nejvýkonnější superpočítač současnosti, jsou postaveny na ARMu (byť rozšířeném o lepší vektorové jednotky a pár dalších libůstek). Zajímavé je na něm to, že výkonem dokáže konkurovat systémům, které všechny ty TFLOPS nabírají primárně pomocí grafických čipů. Pomáhá si zde různými triky včetně výkonných HBM pamětí a širokých vektorů, nicméně podstatné a krásné je právě to, že všechen ten výkon je nabízen na standardním „univerzálním“ procesoru místo grafického čipu. Laik to asi nedocení, ale to je jedno.

Pokud jste také omylem zavítali do té děsivé diskuze pod článkem na diit.cz, tak bych jen chtěl říct, že lidé, co se pouštějí do srovnání FLOPS/Watt superpočítačů a spotřebních grafických čipů, by se měli zamyslet nad tím, kolik tak asi na celém superpočítači spotřebovávají interconnecty… a rovnou se mohou zamyslet, zda by vůbec bylo možné u těch spotřebních komponent ve větším měřítku celý ten teoretický výkon vůbec využít. Došlo by jim, jak zbytečných srovnání se dopustili.

Windows on ARM

Ač se to nezná, Microsoft je významným hráčem, pokud jde o použití ARMových procesorů v počítačích a serverech. Byl to on, kdo se zasadil o standardizaci platformy natolik, aby bylo možné dosáhnout univerzálnosti podobné platformě PC (třeba už jen tím, že jeden operační systém půjde načíst na různých počítačích s kompatibilním procesorem). Microsoft také nasazuje ARM ve svých datacentrech pro Azure. Dokonce se prý chystá i vylepšení emulace x86 ve Windows on ARM o podporu 64bit programů (zatím je možné emulovat pouze 32bit x86 aplikace).

Notebooky s Windows on ARM se v západním světě nijak neuchytily, ale tomu se vůbec nedivím. Často byly jako jejich silné stránky propagovány funkce jako nízká spotřeba v uspaném stavu se zapnutým WWAN modulem, což běžnému člověku nic moc nepřinese. Výkon procesoru od Qualcommu byl spíše v té spodní části spektra a dočkal se srovnávání s těmi x86 procesory, které by mě vůbec nenapadlo v notebooku chtít. Propagovat dlouhou výdrž je také problém, když dnes můžete koupit za 15 tisíc tenký notebook, který má IPS a výdrž kolem 10 hodin. To je pak jedno, jestli notebook s ARMem za 25 tisíc má výdrž o pár hodin delší.

Dočetl jsem se, že třeba v Číně mají Windows on ARM větší úspěch a trochu to koreluje s tím, jak třeba Huawei tlačí FUD na všechny korporátní zákazníky používající jeho technologie, aby kupovali servery s ARMem (ideálně od něj), protože by v případě eskalace konfliktů s USA nebyl schopný poskytovat podporu pro x86 systémy.

Takže máme ARM v mobilech, tabletech, superpočítačích a některých cloudových datacentrech. Notebooky, desktopy a servery však stále vyčkávají. Celkově to ale vypadá, že má nakonec ARM šanci i zde. V případě serverů je to problematické – sice i renomovaní výrobci mají nějaký model s ARMem, ale průměrný firemní zákazník prostě nebude zbytečně riskovat, pokud za tím není vidět nějaký velký benefit. Tento modelový zákazník má kolikrát problém i s nákupem serveru s procesorem od AMD, kde je přitom riziko nesrovnatelně menší.

Závěrem

Je jisté, že nás po letech opět čeká zajímavá etapa vývoje na poli počítačů. Je možné, že to zas skončí tím, že se vlastně nestane vůbec nic, Apple bude jediný a po čase se zase vrátí k x86, protože přechody ho zas tolik nebolí. Také je možné, že jsme na počátku postupného útlumu nadvlády x86. Tím, jak teď Intel dlouho dojil velké zákazníky díky svému monopolnímu postavení, jich dokázal hodně naštvat. Pro některé je to v podstatě otázka „kdo z koho“, protože Intel se opakovaně snaží nahradit všechny ostatní výrobce komponent uvnitř počítačů (včetně velkých serverů), takže jeho silné postavení je přímým nebezpečím i pro ty, kteří s ním teď musí být zadobře.

Jestli však bude zrovna ARM vítězem nadcházejících bojů, to je není jisté. Tam pak půjde o různé ekonomické a politické rozměry víc než o ty technické. Bude záležet, jak se bude měnit, kdo vlastní ARM, a jak se budou měnit licenční poplatky (i celá licenční schémata), pokud se začne platformě ARM víc dařit také v segmentech s vysokou marží.