當(dāng)您準(zhǔn)備選購(gòu)一臺(tái)嶄新的計(jì)算機(jī)時(shí)，會(huì)面臨兩種主要的 CPU 架構(gòu)抉擇。Windows 個(gè)人電腦通常基于 Intel 和 AMD 所采用的 x86 平臺(tái)構(gòu)建，而 Apple 的計(jì)算機(jī)則運(yùn)用其自主研發(fā)的、基于 ARM 架構(gòu)的 M1 和 M2 處理器。

這兩種架構(gòu)之間存在著顯著差異，這些差異對(duì)于性能的表現(xiàn)有著至關(guān)重要的影響，讓我們深入探究其中的奧秘。

x86 和 ARM 處理器平臺(tái)雖然都致力于實(shí)現(xiàn)相同的計(jì)算任務(wù)，但它們達(dá)成目標(biāo)的方式卻截然不同。它們的內(nèi)部邏輯布線方式各異，內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器的配置有所差別，并且硬編碼指令集也不一樣。這就意味著，它們?cè)谶\(yùn)行軟件時(shí)采用了不同的模式和路徑。

在 x86 平臺(tái)的發(fā)展歷程中，其處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和指令集最初源于 Intel 8008，這是一款早在 1972 年就已嶄露頭角的 8 位 CPU。令人驚嘆的是，當(dāng)年為這款芯片編寫的機(jī)器碼程序，經(jīng)過(guò)匯編后，依然能夠在英特爾或 AMD 的最新處理器上順利運(yùn)行。

當(dāng)然，自那時(shí)起，硬件技術(shù)已經(jīng)取得了飛躍式的發(fā)展。在 8008 之后，依次誕生了 8088，接著是為最初的 IBM PC 提供服務(wù)的 16 位 8086。到了 20 世紀(jì) 80 年代，80186、80286 等相繼問世，“x86” 這一綽號(hào)也由此而來(lái)。

歷經(jīng)數(shù)代的演進(jìn)，x86 平臺(tái)不斷引入新的特性，諸如支持多任務(wù)處理和虛擬內(nèi)存的功能；同時(shí)，對(duì) 32 位和 64 位操作的支持也得以增強(qiáng)，這使得計(jì)算機(jī)能夠高效地應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)集的處理需求。此外，一系列的擴(kuò)展指令集被開發(fā)出來(lái)，用以加速特定的任務(wù)，例如圖形處理、虛擬化以及數(shù)據(jù)加密等領(lǐng)域，極大地拓展了其應(yīng)用范圍和性能表現(xiàn)。

Apple 的處理器則扎根于 ARM 架構(gòu)，其起源可以追溯到 20 世紀(jì) 80 年代中期的 Acorn Computers。與當(dāng)時(shí)其他家用電腦從外部供應(yīng)商采購(gòu)芯片的做法不同，Acorn Computers 毅然決定自主設(shè)計(jì)一款性能超越現(xiàn)有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的新型處理器。功夫不負(fù)有心人，他們成功了：在推出之時(shí)，基于 ARM 的 Acorn Archimedes 成為了當(dāng)時(shí)市面上性能最為強(qiáng)勁的家用計(jì)算機(jī)之一。

時(shí)至今日，ARM 平臺(tái)由位于劍橋的 Arm 集團(tuán)持有并持續(xù)開發(fā)。如同 x86 平臺(tái)一樣，ARM 架構(gòu)自誕生以來(lái)也在不斷發(fā)展壯大，持續(xù)進(jìn)化。后續(xù)版本的 ARM 平臺(tái)增添了 64 位支持以及大量的擴(kuò)展功能，旨在加速常見的數(shù)學(xué)運(yùn)算，尤其是在最新的 ARMv9 版本中，對(duì)安全和人工智能（AI）功能進(jìn)行了著重強(qiáng)化，使其在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中占據(jù)了一席之地。

除了架構(gòu)上的差異，這兩種主要計(jì)算架構(gòu)之間還存在另一個(gè)顯著的區(qū)別：與英特爾親自制造自家處理器不同，Arm 并不生產(chǎn)任何處理器。相反，Arm 公司選擇將其設(shè)計(jì)授權(quán)給其他公司，這些獲得授權(quán)的公司可以根據(jù)自身的特定需求對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行定制化修改，并按照自己的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格來(lái)制造處理器。以 Apple Silicon 為例，蘋果公司運(yùn)用了核心 ARM 邏輯，但在此基礎(chǔ)上增添了諸多自家獨(dú)有的優(yōu)化措施，并將芯片制造環(huán)節(jié)外包給了臺(tái)積電，通過(guò)這種方式打造出了獨(dú)具特色的芯片產(chǎn)品。

芯片在面向最終用戶的市場(chǎng)推廣方式上也大相徑庭。英特爾的所有 x86 處理器均基于相同的底層架構(gòu)，但卻提供了數(shù)量繁多的不同配置選項(xiàng)。在每一代酷睿 CPU 產(chǎn)品系列中，都包含了酷睿 i3、i5、i7 和 i9 等多種變體，并且這些變體還進(jìn)一步細(xì)分為針對(duì)移動(dòng)設(shè)備、臺(tái)式電腦或游戲系統(tǒng)等不同應(yīng)用場(chǎng)景的特定型號(hào)范圍。這些不同型號(hào)在處理內(nèi)核數(shù)量、緩存內(nèi)存容量、時(shí)鐘速度以及電源要求等方面都存在差異，這無(wú)疑給消費(fèi)者在選擇計(jì)算機(jī)時(shí)帶來(lái)了一定的困惑，需要他們仔細(xì)斟酌，根據(jù)自身的實(shí)際需求挑選出最適合自己的一款型號(hào)。

相較而言，截至本文撰寫之時(shí)，蘋果公司總共推出了七種計(jì)算機(jī)芯片，分別是 M1、M1 Pro、M1 Max、M1 Ultra、M2、M2 Pro 和 M2 Max。其產(chǎn)品陣容相較于英特爾而言要簡(jiǎn)潔明了許多，即便是普通的 M1 芯片，在性能表現(xiàn)上也能夠與中端英特爾芯片一較高下，為消費(fèi)者提供了更為清晰明確的選擇。

蘋果的芯片和英特爾的芯片之間還存在最后一個(gè)區(qū)別，需要注意的是，這一區(qū)別并非 ARM 架構(gòu)本身所固有，而是蘋果公司基于自身設(shè)計(jì)理念所做出的獨(dú)特決策。英特爾的芯片在運(yùn)行過(guò)程中依賴于外部系統(tǒng)的 RAM，而蘋果則別出心裁地將內(nèi)存直接集成到其 M 系列處理器的芯片內(nèi)部。

這種設(shè)計(jì)方案帶來(lái)了一定的局限性，意味著用戶永遠(yuǎn)無(wú)法對(duì) Apple Silicon 計(jì)算機(jī)上的內(nèi)存進(jìn)行升級(jí)，這在用戶選擇計(jì)算機(jī)規(guī)格時(shí)可能會(huì)引發(fā)一些頗為糾結(jié)的決策過(guò)程。同時(shí)，這也導(dǎo)致在主流芯片上，內(nèi)存容量的配置相對(duì)有限：M1 芯片所能提供的最大內(nèi)存為 16GB，而 M2 芯片的內(nèi)存上限則為 24GB。倘若用戶需要 32GB 甚至更多的內(nèi)存，就不得不升級(jí)到價(jià)格昂貴的 M1 Pro、Max 或 Ultra 系統(tǒng)，這無(wú)疑增加了用戶獲取高內(nèi)存配置計(jì)算機(jī)的成本。相比之下，英特爾的所有第 12 代和第 13 代處理器都能夠支持高達(dá) 128GB 的內(nèi)存，為那些對(duì)內(nèi)存容量有較高要求的用戶提供了更為廣闊的選擇空間。

然而，這種設(shè)計(jì)也并非毫無(wú)優(yōu)勢(shì)。由于蘋果的 RAM 實(shí)際上緊鄰處理器邏輯，并通過(guò)速度極快的架構(gòu)與之相連，使得其處理器能夠以極其迅速且高效的方式訪問代碼和數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn) M1 芯片的最大內(nèi)存帶寬可達(dá) 68GB / 秒，而 M2 芯片更是高達(dá) 100GB / 秒，M1 Pro、Max 和 Ultra 型號(hào)的內(nèi)存帶寬則分別能夠達(dá)到 200GB / 秒、400GB / 秒和 800GB / 秒，這樣的內(nèi)存帶寬表現(xiàn)為數(shù)據(jù)的快速傳輸和處理提供了有力保障。對(duì)于英特爾處理器而言，內(nèi)存帶寬則完全取決于處理器、RAM 和主板的具體組合情況，即便在最新、最快的酷睿 i9 處理器上，其內(nèi)存帶寬在理論上的最大值也被限制在 90GB / 秒左右，與蘋果芯片相比略顯遜色。

更為重要的是，蘋果采用了所謂的 “統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)（unified memory architecture）”，這意味著整個(gè)內(nèi)存空間都能夠被 CPU 或片上 GPU 直接訪問。相較于傳統(tǒng)的 PC 架構(gòu)，這種設(shè)計(jì)在效率上具有顯著的優(yōu)勢(shì)。在傳統(tǒng) PC 架構(gòu)中，CPU 和 GPU 各自擁有獨(dú)立的內(nèi)存庫(kù)，在協(xié)同處理相同數(shù)據(jù)時(shí)，往往需要頻繁地進(jìn)行數(shù)據(jù)的來(lái)回復(fù)制，這無(wú)疑會(huì)降低處理效率，而蘋果的統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)則巧妙地避免了這一問題，大大提高了數(shù)據(jù)處理的效率和速度。

在英特爾和蘋果之外，CPU 市場(chǎng)還存在著第三個(gè)主要參與者 ——AMD。不過(guò)，AMD 的芯片在架構(gòu)上并沒有像蘋果那樣鮮明獨(dú)特的身份標(biāo)識(shí)，因?yàn)樗鼈儾捎玫氖桥c英特爾相同的核心 x86 架構(gòu)以及指令集。

回顧英特爾和 AMD 的發(fā)展歷程，兩者之間存在著一種頗為有趣的共生關(guān)系。

為何英特爾會(huì)允許其最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手使用其專有的架構(gòu)呢？這要追溯到 20 世紀(jì) 80 年代初期，當(dāng)時(shí) IBM 計(jì)劃在最初的 IBM PC 中使用英特爾的芯片，但又不想僅僅依賴于單一的芯片供應(yīng)源。

于是，IBM 向英特爾提出要求，只有在第二家公司能夠在獲得許可的情況下制造硬件時(shí)，才會(huì)選用 x86 處理器。就這樣，AMD 獲得了制造 Intel 8086、80186 和 80286 處理器的授權(quán)。此后，AMD 憑借自身的技術(shù)實(shí)力，創(chuàng)造出了屬于自己的芯片設(shè)計(jì)，開始與英特爾的芯片展開競(jìng)爭(zhēng)。在 20 世紀(jì) 90 年代后期推出的 K5 和 K6 處理器，以低于英特爾奔騰處理器的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了 x86 兼容性，在市場(chǎng)上贏得了一席之地。

進(jìn)入 2000 年后，AMD 創(chuàng)新性地將新的 64 位處理模式融入到 x86 架構(gòu)中，并對(duì)其進(jìn)行了強(qiáng)化，使其能夠更好地處理更大的數(shù)字、更龐大的數(shù)據(jù)集以及更多的 RAM。英特爾也對(duì)這些擴(kuò)展技術(shù)進(jìn)行了許可使用，從此，兩家公司在技術(shù)發(fā)展的道路上形成了一種相互依賴的關(guān)系。

盡管 AMD 的處理器能夠運(yùn)行與英特爾相同的程序，但兩者之間仍然存在一些關(guān)鍵的差異。AMD 主要專注于芯片的設(shè)計(jì)和銷售，而并不親自涉足芯片的制造環(huán)節(jié)；這一策略使得 AMD 能夠靈活地選擇任何能夠提供最先進(jìn)技術(shù)的代工廠進(jìn)行合作。例如，在前兩代 Ryzen CPU 產(chǎn)品中，AMD 選擇了 Global Foundries 作為代工廠商，而到了 2019 年，為了充分利用臺(tái)積電的 7nm 制造工藝優(yōu)勢(shì)，AMD 轉(zhuǎn)而與臺(tái)積電合作，其最新的 Ryzen 7000 系列芯片更是采用了臺(tái)積電的 5nm 先進(jìn)工藝，不斷提升產(chǎn)品的性能和競(jìng)爭(zhēng)力。

AMD 的芯片設(shè)計(jì)在某些方面也展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。與價(jià)格相近的英特爾芯片相比，AMD 的設(shè)計(jì)往往會(huì)集成更多的內(nèi)核，這在一定程度上得益于 AMD 所采用的 “chiplet” 技術(shù)方法。AMD 并非將所有的組件都集成在一個(gè)單一的芯片上，而是將設(shè)計(jì)分解為多個(gè)處理器內(nèi)核（chiplets），然后通過(guò)共享資源（如緩存）將它們連接在一起，形成一個(gè)完整的芯片系統(tǒng)。然而，需要注意的是，實(shí)際的核心數(shù)量可能會(huì)給消費(fèi)者帶來(lái)一定的誤導(dǎo)，因?yàn)閮杉夜径紡V泛運(yùn)用了多線程技術(shù)，使得單個(gè)核心能夠同時(shí)為兩個(gè)執(zhí)行線程提供服務(wù)，從而在一定程度上提升了處理器的并行處理能力。此外，英特爾最近推出的效率核心進(jìn)一步增加了情況的復(fù)雜性，這些效率核心雖然對(duì)峰值性能的提升貢獻(xiàn)有限，但在某些特定場(chǎng)景下也能發(fā)揮一定的作用。

總體而言，通常情況下，AMD 芯片在多核處理能力方面會(huì)表現(xiàn)得更為出色 —— 為了充分支持這些內(nèi)核的高效運(yùn)行，AMD 往往會(huì)提供比英特爾更多的片上內(nèi)存。雖然 Ryzen 處理器沒有像 Apple 的芯片那樣將整個(gè) RAM 分配集成在芯片內(nèi)部，但它們通常配備了較大容量的緩存，這些緩存能夠幫助處理器在全速處理數(shù)據(jù)和指令時(shí)，減少對(duì)外部 DIMM 內(nèi)存獲取信息的等待時(shí)間，從而提高整體的運(yùn)行效率和性能表現(xiàn)。

然而，多核性能究竟能為用戶帶來(lái)多大的價(jià)值，這仍然是一個(gè)值得探討的問題。對(duì)于大型數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和圖形渲染程序等對(duì)并行處理能力要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景而言，多核性能無(wú)疑能夠帶來(lái)顯著的性能提升和效率改善；但對(duì)于許多日常的桌面應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，它們大多屬于單線程應(yīng)用，在這種情況下，使用更少但速度更快的內(nèi)核可能反而會(huì)為用戶帶來(lái)更為流暢的使用體驗(yàn)。因此，消費(fèi)者在選擇 CPU 時(shí)，需要綜合考慮自身的實(shí)際使用需求、預(yù)算以及對(duì)性能的期望等多方面因素，權(quán)衡利弊，做出最為明智的決策。