相见不如怀念:苹果电脑历代处理器回顾

mike521zx

文/天天

   苹果电脑自从第一台Apple I发表之后即受到了各方的广泛关注，在多年的Mac发展来看，苹果公司发表的Mac机型无数，其中许多型号都是具有突破性的，同样也引领计算机的发展趋势。而在处理器方面，作为与苹果合作最为紧密的公司IBM，他们之间的关系一直都非常的微妙。

　　从五月开始，一些媒体就有所披露苹果公司准备将放弃与IBM公司的合作伙伴关系，转而使用Intel公司的微处理器。一时间消息不径而走传播速度相当迅速，让业界和消费者错愕。因为苹果公司自从1994年起就一直使用IBM公司的PowerPC处理器，两大巨头的合作时间已经超过了10年。据有关媒体称，苹果电脑的处理器不久将转向使用Intel公司生产的处理器，并在苹果公司还计划在2006年中期把低端计算机比如Mac Mini转移到使用Intel处理器，在2007年中期把高端计算机比如Power Mac转移到使用Intel处理器。还在大家作出各式各样的猜测之时，本周苹果计算机公司总裁Steve Jobs在全球开发者大会上给了大家一个确切的消息，他宣布苹果公司将开始在其产品中采用Intel x86架构处理器，并希望借助Intel的技术能够帮助苹果在未来10年内创造世界最先进的个人计算机产品。他的这一席话从而也证实了苹果正式结束与IBM长达十余年的合作关系。

　　不断向前是驱使双方合作发展的原动力，如果双方在技术开发、长远规划出现了不可调和的矛盾和分歧，各自重新组合不一定是坏事，事实上历数苹果电脑在处理器上也是几经沉复，究竟这次乔布斯的选择是独具慧眼还是“冒险而且愚蠢的决定”呢？还是让时间来证明一切吧。


一：MOS Technology处理器篇

    MOS Technology 6502处理器

    主要应用机型：Apple I、Apple II


图为：Apple I
　　MOS Technology 6502处理器是由一些Motorola公司其内部的部份工程人员离开了Motorola公司以后自组成立MOS Technology 公司而开发出来的, 这款处理器是最先运用到苹果计算机上的。该处理器位宽为8位，频率只有1Mhz，并且无协处理器，总线频率也1 Mhz。

　　随后还发布了MOS Technology/SynerTek 6502处理器及SynerTek 65C02，它主要应用的机型为：Apple II+、Apple IIe和Apple IIc/IIc+、Apple IIe Enhanced/Platinum，不过在处理器的运行频率1 Mhz与MOS Technology 6502处理器相同，而Apple IIc+的中央处理器频率达到4Mhz。

    SynerTek 6502A处理器

    主要应有机型：Apple III & III+


图为：SynerTek 6502A处理器
　　应用在这两款Apple III & III+上的SynerTek 6502A处理器，它的中央处理器频率达到了2Mhz，同样没有协处理器；总线速度同样为2Mhz；位宽为8位。

    Western Design Center 65SC816处理器

　　主要应用机型：Apple IIgs


图为：Apple IIgs
　　这款处理器的速度为2.8Mhz，不过位宽则达到了16位，相对以应的几款处理器有了非常明显的提升。

二：Motorola处理器篇

    Motorola MC68000处理器

　　主要应用机型：Lisa/Lisa 2/Mac XL、Macintosh 128k


图为：Motorola MC68000处理器
　　1983年，注定是一个群雄争霸的年份，在众多厂商都陆续推出了自己的个人电脑机箱，在这个大背景下，苹果发布了其最高档的机型：Lisa。这款机型的推出其实是为APPLE和MAC之间的一个中转和传递作用的机型。由于MOS Technology公司在研发上有些滞后不能跟上苹果电脑的发展，在加上此时摩托罗拉推出了更好架构的处理器6800，使得苹果放弃了MOS Technology转而与摩托罗拉而作。这款Lisa便首次采用了摩托罗拉的6800芯片，使得电脑的主频速度得到了大幅度的增加达到了5Mhz。这也是苹果的第一代16位机型，内存容量也增加到最大2MB。并且首次使用了硬盘，相对于当时的整个产品线来说，存储空间有了质的飞跃。

　　1984年苹果公司正式宣布了Macintosh机型的诞生，主要机型为Macintosh 128K 512K Plus型，不过在处理器上仍然沿用的是Motorola MC68000处理器，只不过中央处理器速度提升到了8Mhz。随后发布的Macintosh SE机型中，依然没有改变还是使用的Motorola MC68000处理器。

    Motorola MC68020处理器


图为：Motorola MC68020处理器
    Motorola MC68030处理器


图为：Motorola MC68030处理器
    Motorola MC68040处理器


图为：Motorola MC68040处理器
　　在苹果Macintosh SE机型中不过这款苹果有两种型号，另外一款用的是Motorola MC68030处理器，速度提升到了16Mhz，同期又发布了Macintosh II机型，这款机型使用的是Motorola MC68020处理器，它的中央处理器速度：16 Mhz;协处理器：68881，总线速度：16Mhz，位宽为：32bit。 随后的Motorola MC68040处理器，应用在了Macintosh Quadra 700 Quadra 900等机型上，中央处理器速度：25Mhz，

    协处理器：与处理器合一，总线速度：25 Mhz，位宽：32 bit。随后又发布了Motorola MC68HC000及Motorola MC68LC040处理器，不过在整体效能上并没有质的提升。

三：IBM处理器篇I

　　苹果电脑在操作介面的优良及便捷，让苹果电脑在市场中的地位与日俱增，不过随着时间的发展，事情又了进一步的变化，凭借着长期与Motorola长久以来的合作默契，也让苹果电脑继续决定采用Motorola所设计的68X系列处理器推出市场，市场反应一般。随后，苹果又独立研发RISC芯片及相关的操作系统，不过受限于费用庞大，也不得不下马。但其合作伙伴Motorola公司在苹果电脑上所使用的芯片仍然还是CISC，在整体技术上制约了苹果的发展。

　　其实在Motorola早期以8位的6502处理器与苹果电脑很合作愉快，并在芯片设计也颇为得到市场的认同，不过在此时Motorola遇到了更强劲的竞争对手Intel，此时Motorola不得不暂时将放下个人电脑市场，转战无线通讯、数位讯号处理等领域。但作为当时为苹果电脑唯一提供处理器的供应商，Motorola又不甘心落后，他想要设法保住这块潜力巨大市场份额，还必须在在技术上有新的突破，上市的新品必须更加迅速、快捷。而在当时，Motorola在技术上无力自己独立完成新型处理器的开发来抗衡当时正火的Intel，而当时的IBM却向以强大的研发实力，称雄业界，他拥有坚强的硬件设计实力，经过仔细的评估，Motorola认为与IBM有相当不错的合作空间。

　　虽然苹果、Motorola、IBM三者有过往有许多恩怨，但由于当时日趋激烈的竞争环境，使得整合优势资源才能在市场中立足，所以三家公司终于做出决定：合组联盟。齐力制定工业标准，推动新一代个人电脑的软硬件结构。合作以后，三家厂商确实互相整合资源将其自己的优势技术投入到研发中去，苹果电脑获得两大世界级的厂商的技术支持，也使得处理器技术不断更新的保证。在1992年10月14日，IBM和Motorola正式宣布PowerPC 601微处理器开始投产。IBM在这种处理器的生产中采用了0.6微米CMOS技术，每个芯片有280万个晶体管。该处理器也就在随后率先使用到了苹果机型ower Macintosh 6100、Power Macintosh 7100中。

    PowerPC 601处理器

　　主要应用机型：Power Macintosh 6100、Power Macintosh 7100、Power Macintosh 8100


图为：PowerPC 601处理器
　　这也是IBM和Motorola合作之后发表第一颗处理器，该处理器PowerPC 601，它是一颗32位的RISC架构处理器，位宽达到了64bit，工作环境在2.5v-3.6v之间，Apple旋即进行架构更替，采用PowerPC 601作为新一代Mac电脑的核心处理器。它集成了280万个晶体管、0.6微米的制造技术、采用了3个执行单元(FPU、IU、BU)；32K的内部缓存、32位的地址总线和64位的数据总线、PowerPC 601能够在每个时钟周期内运行2.5条指令，PowerPC 601的最高主频是120MHz。

　　次年4月，Motorola开始供应其PowerPC 601处理器。9月，IBM首次推出第一批采用PowerPC 601芯片的RS/6000系统。10月，IBM和Motorola公布PowerPC参考平台(PreP)规范，系统制造商可以据此生产兼容系统以运行简化的应用程序，这些系统能够运行AIX、Solaris、Windows NT等环境。Power PC和Pentium的竞争日趋白热化。随后又出现了PowerPC 601+处理器，在架构上它与PowerPC 601只是在运算速度上提升到了100Mhz，总线速度提升到了50Mhz，位宽还为：64bit。

    PowerPC 603处理器

　　主要应用机型：Macintosh 5200 LC、Power Macintosh 6200都使用过


图为：PowerPC 603处理器
　　PowerPC 603就使用了流水线式处理器，并且还是能够做静态分支预测的，虽然有一些新技术的加入不过在效能上与之前系列PowerPC处理器只有量的变化。其处理器的速度为75MHz，总线速度:37.5 MHz，位宽为64 bit。

    PowerPC 603e处理器


图为：PowerPC 603e处理器
　　其后又在其它苹果机型中例如：Power Macintosh 4400、Power Macintosh 5260 LC及Power Macintosh 5400 LC、Power Macintosh 5500等又运用了PowerPC 603e及PowerPC 603ev处理器，PowerPC 603e的主频能够达到300MHz，从整来看PowerPC 603e相对于PowerPC 603其实是一个增强版本，主要体现在将PowerPC 603内部2个8K分离的数据和指令高速缓存升级到了16K，这不过也只是一个量上的积累的改变。

    PowerPC 604处理器

　　主要应用机型：PowerPC 9600/350


图为：PowerPC 604处理器
　　PowerPC 604/604e是专门为超高性能的台式机和工作站而设计，采用了0.25微米的制造技术，虽然依然为32位的RISC架构处理器，不过PowerPC 604是最快的PowerPC处理器之一，它的指令构成所有PowerPC 处理器的核心子集。换句话说，每个 PowerPC 处理器都应该可以执行基本的 PowerPC 604 指令，这样速度就得到了明显的提升。苹果后面还发布有其升级版本PowerPC 604e处理器，处理器速度为166/180/200 MHz，总线速度为48/45/50 MHz，同样位宽也为64 bit。

    PowerPC 750处理器

　　主要应用机型：Power Macintosh G3


图为：PowerPC 750处理器
　　苹果推出的G3


图为：苹果 G3
　　IBM和Motorola的合作从G1--G3年代一直持续，特别是在1997年，苹果发布了其具有划时代意义的PowerPC G3电脑，这也是其苹果电脑在IT界奏响了新的篇章。产品所使用的正是PowerPC 750处理器，它这也是苹果采用的第三代32位PowerPC的处理器。PowerPC G3所采用的PowerPC 750处理器，它是首款为Mac OS专门优化的处理器。PowerPC G3还是第一款采用铜连线技术的处理器，而且是第一个将处理器的制造技术提升到0.20微米的。更大的性能结构弹性使得PowerPC G3拥有着令人羡慕的好处：高性能、低功耗、低价格。其产品PowerPC G3 400在速度上比PowerPC G3 266快了50%，比同频的PII快30%。而在性能大幅度提高的同时，PowerPC G3所表现出来的低功耗也是相当的出众，它在333MHz状态下，功耗为4.1W，而其核心电压仅为2.0V，外部工作电压还是3.3v，从而为处理器的稳定工作提供了强有力的保障。

四：IBM处理器篇II

    PowerPC 7400处理器

　　主要应用机型：Power Macintosh G4 (AGP Graphics)、Power Macintosh G4 (PCI Graphics)


图为：PowerPC 7400处理器
　　苹果推出的G4


图为：苹果 G4
　　1999年9月，苹果正式发布PowerPC G4。这款机器所使用的处理器在Motorola的产品代号为PowerPC 7400。它的出现可以说是改变了个人电脑的概念，每秒10亿次的运算速度让普通用户感受到前所未有的速度，这款处理器的设计速度为每秒14亿次，最高为30亿次。PowerPC 7400是在PowerPC G3的基础上开发的，它最初的设计理念是大幅度提高多媒体和多处理器的处理速度，它拥有162个SIMD指令的AltiVec集，这样做的目的是高效的进行高带宽数据处理和算术密集运算，在最大限度上扩展了PowerPC处理器结构的功能。

　　另外PowerPC 7400处理器还拥有超标量PowerPC内核，每个时钟周期可以同时发出3条指令进入7个执行单元：2个IUs、双精度FPU、分支处理单元、存取单元、系统单元和矢量单元。而两个矢量单元分别是置换单元和算术逻辑单元。而算术逻辑单元又包含了3个独立的子单元：矢量简单整数单元、矢量复杂整数单元和矢量浮点单元。而这三个单元可以同时处理一条指令。所以总的来看PowerPC 7400处理器是一款性能出众的芯片，无论是整数运算，还是浮点能力都表现相当出色，因此G4成为了很多2D作图、视频编辑的用户首选产品。

    PowerPC 7410处理器


图为：PowerPC 7410处理器
　　苹果又先后推出了针对笔记本电脑的PowerPC 7410、7447、7447a、7450及7455多款处理器，苹果笔记本电脑和苹果的台式机一样，并不采用英特尔或AMD之类的处理器，而是采用了PowerPC处理器。PowerPC是早期Motorola和IBM联合为Apple的MAC机开发的CPU芯片，商标权同时属于IBM和Motorola。尽管目前IBM和Motorola所开发出来的PowerPC处理器并不完全一样，但采用的都是PowerPC的内核。

    PowerPC 750cx及PowerPC 750fx处理器


图为：PowerPC 750cx


图为：PowerPC 750fx处理器
　　PowerPC处理器品种很多，既有通用的处理器，又有嵌入式控制器和内核，应用范围非常广泛。PowerPC 750FX处理器主要是运用到苹果笔记本电脑ibook当中，它是IBM第一款使用被称为CMOS9S的制造工艺生产的处理器，这种工艺结合使用了包括铜连线、SOI等IBM在芯片制造方面的新技术和0.13线宽技术。这些技术使得IBM可以进一步地提高750FX芯片的速度和降低其功耗，使其在1Ghz的主频下的功耗只有5W。750FX是IBM推出主频达到2GHz的PowerPC、进一步减少芯片功耗计划的一部分。

    PowerPC 970、970FX处理器

　　主要应用机型：iMac G5、Power Macintosh G5


图为：PowerPC 970、970FX处理器
　　苹果推出的最新G5


图为：苹果 G5
　　PowerPC 970处理器拥有强大的数据处理能力，PowerPC G5处理器是苹果公司最新型号计算机的心脏，这是一颗64位的处理器采用了全新的处理器架构。除了比以前的G4处理器在时钟频率上快很多以外，核心处理器和系统架构等多个地方被大量修改，这样许多程序在这些系统上的运行方式也被改变了。为了充分运用PowerPC G5处理器运算能力，苹果公司为其专门设计了一个1GHz的前端总线，使得处理器与控制器之间的数据流量达到最大。另外PowerPC 970处理器具有2组高速单向32位数据通路—1个通道负责向处理器连续输入数据、另1个通道负责从处理器中输出数据。让数据在同样时间中向两个不同方向传输。

　　PowerPC 970 结合了经过优化的“极速引擎”和超标量体系结构(Superscalar)，超级流水线结构(Superpipelined)的执行内核(Execution Core)，它能够同时执行 200 多个运行指令。这个高带宽核心拥有超过 12 个独立的功能单元，能以平行方式处理大量的指令。 PowerPC 的架构从一开始就是针对同时执行32位与64位应用程序代码而设计的，所以其处理器能够在本地 Mac OS X 中运行。另外，因为应用程序经过优化而且 Mac OS X本身针对PowerPC G5 处理器经过进一步强化，所以性能方面的提升非常显著。

　　任何事物的发展都不可能是一帆风顺的，通过小编上述对于苹果所使用处理器的简要回顾，不难看出苹果在处理器方面也是经历了几次大的转化和变革才走到了今天。从MOS Technology处理器到Motorola处理器再到合作十年的IBM处理器，只要在资源的相互转化、优劣势互补的情况下才能在技术趋势快速变化的今天站稳脚跟。虽然苹果离IBM而去，不过IBM的Power PC架构也并不是无用武之地，几大游戏主机商已经宣布其产品将使用IBM的PowerPC架构，另外IBM还将以PowerPC平台，向其它例如消费类产品市场等多方面出击。

　　不过从此次苹果电脑与合作长达十年的IBM在处理器上分手，也就很好了证明在市场上的一个不变的定律那就是没有永远的朋友同时也没有永远的敌人，只要大家有共同利益任何事情都有可能发生。

Evolutions99

好像少了一颗啊。。。少了PowerPC的第一块64bit处理器——PowerPC 620啊，和Alpha 21064是同一个时代的产物