Jednou z největších novinek WWDC 2020 bylo oznámení přechodu počítačů na platformu ARM. Tento očekávaný krok by neměl být žádným překvapením, vždyť Apple má tyto procesory už od prvního iPhonu. Nebo to bylo vše jinak? 

Ano, Apple a ARM procesory jsou spolu již od samého začátku. Nicméně zmapovat téměř 40 let této historie není vůbec jednoduché. Pojďme to vzít pěkně od začátku. 

Vznik ARMu 

Vývoj architektury ARM začal v roce 1983. Výzkumný tým společnosti Acorn Computers si tehdy dal za cíl vyvinout RISC mikroprocesor, který bude splňovat tři základní parametry – nízkou spotřebu, snadný vývoj a levnou výrobu. 

Šlo o jakýsi „britský Apple“ své doby a zaměstnanci firmy byli skutečnými průkopníky ve svém oboru. Inženýr Steve Furber se podílel na vývoji slavného počítače BBC Micro a jeho kolega Robert Heaton pro změnu pracoval na zjednodušení technologie výroby.

A právě tito dva pánové stojí za vynálezem čipu Acorn RISC Machine, který se zkráceně označoval jako ARM. V dubnu 1985 se rozjely výrobní linky společnosti VLSI Technology a první procesor spatřil světlo světa.

Projekt IBM

VLSI Technology nebyla na trhu žádným nováčkem. Již v lednu 1982 dostala od společnosti Apple poptávku na výrobu nového procesoru, který by v sobě integroval stěžejní části Macu a byl odolnější proti reverznímu inženýrství. Prototyp tohoto čipu, v Apple interně označovaného jako IBM (Integrated Burrell Machine), byl nakonec kvůli spornému designu nahrazen osvědčenou Motorolou 68000.

Poznámka: Čip dostal jméno po svém tvůrci, Burellovi Smithovi, který měl v týmu Macintosh na starosti vývoj základní desky. 

Projekt Möbius  

Přes neúspěch projektu IBM se na scéně znovu objevuje Apple. Oddělení Advanced Technology Group spojilo své síly s Acorn Computers a společně vytvořilo experimentální prototyp počítače s kódovým označením Möbius. 

Projektový tým provedl menší změny v registrech ARM procesoru a demonstroval naprosto působivé výsledky. Přesto byl projekt ukončen. A to především ze strachu, že by konkuroval Macintoshi, který měl v té době Steve Jobs pod palcem.

ARM Holdings, Ltd. a Projekt Newton

Několik let po jeho odchodu se v Apple rozběhl projekt Newton. Součástí týmu byl i Larry Tesler (otec principu Cut, Copy & Paste), jenž pro sofistikovanou grafickou manipulaci hledal pokročilý procesor s nízkou spotřebou. Pozornost se stočila k ARMu splňujícímu všechny tyto parametry. První experimenty přinesly své ovoce a Apple konečně pochopil, kudy vede cesta.

Všechny tři výše zmíněné firmy – tedy Acorn, VLSI a Apple – zpečetily úsilí v listopadu 1990, kdy založily společnost Advanced RISC Machines, Ltd. Označení architektury se také změnilo na Advanced RISC Machine. Tuto změnu požadoval Apple, pro kterého představoval Acorn konkurenci.

Jedním z prvních plodů společného úsilí byl procesor ARM610 s taktovací frekvencí (dnes neuvěřitelných) 20 MHz a použitý v tabletu MessagePad. Šlo tedy o první ARM použitý v Apple zařízení. Jeho prodej byl zahájen v roce 1993 a mezi uživateli byl spíš známý pod svým projektovým jménem – Newton. Tablet však nenaplnil očekávání trhu a krátce po svém návratu jeho prodej Steve ukončil. 

PowerPC, P.A. Semi a Intel 

Chvíli to vypadalo, že Apple na tuto architekturu zcela „zapomněl“. Procesory Motorola byly v počítačích nahrazeny platformou PowerPC, na jejímž vývoji se podílel Apple společně s firmami IBM a Motorola. Ta byla zpočátku v porovnání s procesory Intel rychlejší. A to přes nižší taktovací frekvence. Jenže po několika letech začala technologicky zaostávat, konkurence v podobě Intelu získávala body a Apple se tak musel poohlédnout jinde.

Na obzoru svitla naděje a objevila se společnost P.A. Semi. Ta měla v rukávu vysoce výkonný procesor s taktovací frekvencí 2 GHz se spotřebou pouhých 7 Wattů! Tedy přesně to, co Apple hledal. Obě společnosti začaly aktivně spolupracovat a programátoři přepisovat aplikace pro nový procesor. K velkému překvapení všech však Steve Jobs v roce 2005 oficiálně oznámil strategické partnerství s dosavadním rivalem – společností Intel – a potřetí zrušil slibný projekt postavený na ARMu. Dále zrušil interní tým pro vývoj vlastních čipů a mohlo se zdát, že bitva o procesory je dobojována. 

ARM, na scénu! 

Jenže již počáteční vývoj prvního iPhonu jej přiměl uvědomit si, že zrušit toto oddělení a delegovat veškerý design na Intel byla strategická chyba. Rozhodl se tedy pro procesor, který bude mít „pod vlastní střechou“. Šlo o naprostý obrat předchozí strategie, jejímž cílem bylo zjednodušit hardwarové operace partnerstvím se společností Intel. 

Pro první iPhony “2G”, 3G a 3GS byl použit procesor ARM, na jehož vývoji se podílela společnost Samsung. Budoucnost si však žádala vlastní oddělení. Proto se hned v roce 2008 vrátil k jednacímu stolu a koupil společnost P.A. Semi. Nešlo ani tak o duševní vlastnictví jako o neuvěřitelně talentované inženýry, kteří rozšířili obnovený interní tým. O dva roky později koupil Apple společnost Intrinsity, která se specializovala na design procesorů s nízkou spotřebou. Dalších zhruba 100 inženýrů tak rozšířilo vývojový tým Apple a díky němu si dodnes udržují čipy velmi nízkou spotřebu.

Finálním produktem byl první vlastní čip označený jako A4. Ten byl složen z jednoho ARM jádra, grafiky a operační paměti a poháněl první iPad, Apple TV, iPod Touch a samozřejmě iPhone 4. Investice do vývoje vlastního procesoru se ukázala jako to nejlepší rozhodnutí. Poskytla Apple plnou kontrolu nad hardwarem i softwarem, což konkurence dosud nedokázala dohnat. 

ARM v počítači 

Na poli počítačů však nadále dominoval Intel. Ten ale začal v posledních letech „ztrácet dech“ a nedokázal dodat výkonnější procesor s nižší spotřebou. Apple tak musel dělat kompromisy především u přenosných počítačů. Během roku 2017 padlo finální rozhodnutí nahradit procesory Intel a Apple započal vývoj vlastního procesoru založeného na architektuře ARM.

V roce 2019 odkoupil mobilní divizi Intelu a s ní zhruba 2 200 inženýrů. Vývoj nabral na obrátkách a čilá komunikace s inženýry společnosti ARM dávala tušit, že se brzy něco chystá. Apple na WWDC 2020 představil, aniž by zacházel do podrobností, změnu platformy na Apple Silicon a dlouhá cesta k ARM procesorům ve vlastních počítačích je u konce. 

Je potřeba zmínit ještě fakt, že tento přechod výrazně zjednodušuje vývoj aplikací, protože budou všechny psané pro stejný procesor. Vývojář pouze určuje, pro jakou z platforem je aplikace určena – iOS, iPadOS, macOS nebo všechny zároveň. 

První počítač s ARM procesorem 

Apple Silicon se zaměřuje na dvě samostatné oblasti – procesor s nízkou spotřebou vycházející z ARM Cortex-78 a procesor s vysokým výkonem vycházející z ARM Cortex-X1.

Nicméně již na WWDC 2020 představil svůj první Mac s procesorem ARM. Jde o počítač Mac mini, který je jako součást Developer Transition Kitu určen vývojářům testujícím aplikace pro novou platformu. Je vybaven procesorem A12Z jehož součástí je i integrovaná grafická karta s osmi jádry. Výkon počítače není relevantní, ale alespoň pro hrubou představu – dá se srovnat s iPadem Pro (model 2020).

Integrovaná grafická karta bude preferovanou strategií a s tímto trendem budeme nejspíš potkávat u méně výkonných přenosných a stolních počítačů. Důvod je velmi prostý – vše je již dobře optimalizované pro jakoukoliv běžnou práci uživatele. U high-end modelů však nevylučuji použití samostatné grafické karty.

Budoucnost ARM procesorů 

Do konce roku 2020 slibuje představit první počítače s ARM procesorem. S velkou pravděpodobností půjde o přenosné počítače, které by mohly být vybaveny čipem z rodiny A14.

Transformace bude zahrnovat další modely počítačů a procesorů a její konec bude v roce 2022. Vzhledem k tomu, že poté bude Intel hardware podporován ještě 5 let, systémy budou minimálně do roku 2027 dodávány pro obě platformy. Tou dobou však budou výkony procesorů Apple Silicon v porovnání s těmi aktuálními řádově vyšší. Navíc je Apple kontinuálně bude posouvat. 

Na závěr je potřeba zmínit ještě cenovou strategii, která v tuto chvíli není jasná. Pokud bychom srovnávali přechod z Intelu na Apple Silicon s historickým přechodem z PowerPC na Intel, cena by měla jít nahoru. Náklady na výrobu procesoru sice mohou být nižší, nicméně výrobce musí do ceny produktu rozpočítat cenu na jeho vývoj. Na říjnovém představení iPhone 12 bude se očekává představení prvního počítače postaveného na platformě Apple Silicon a určeného ke standardnímu prodeji. Nechme se překvapit.

Nakonec se klidně může stát, že Apple zopakuje stejnou strategii jako u svých mobilních zařízení a jako výrobce, který vývoj svého hardware a software vlastní, se nebude o prvenství muset dělit.

Tento text se poprvé objevil v magazínu Letem světem Applem.