硬体控看过来，带你了解iPhone处理器为何这么强大？ (Part2)

    没看过上一篇请点这里：硬体控看过来，带你了解iPhone处理器为何这么强大？ (Part1)   前面有提到Apple的Ax系列应用处理器核心，每个时脉周期内可以平行处理更多的指令，那为何Apple可以作到这件事？除了透过并购而来的PASemi团队有其过人之处（他们过去做PowerPC干过的好事足以另外开一个新专题了），这也或多或少跟ARM指令集的演进有所关联，尤其是「64位元」这个经常引起误解的话题。 要重头建立起对效能的判断基准，充分理解近代高效能处理器的众多特性，重新塑造对「电脑」的认知，绝对不可或缺。相信我，放眼在各大科技网站四处留言的科普文青和潮牌果粉，十个之中，大概找不出一个可以好好阐述「什么是电脑」。

电脑与指令集架构

我们先来看看，什么叫做「电脑（计算机）」和「指令集架构」，一步一步的抽丝剥茧，充分理解当代高效能处理器的基本概念与效能瓶颈，保证以下绝对不会让你看到睡着。 先问第一个问题：「电脑（Computer，或叫计算机）」与「计算器（Calculator，像你手边的卡西欧计算机，或手机上的小算盘程式）」，有什么不同？ 最大的相异点：电脑具备「进行条件判断」与「变更执行流程」的能力，可依据不同的条件，执行不同的指令，作为人类用来处理讯息的工具。 我们进一步想让电脑「泛用化（General Purpose）」，让应用更有弹性，不限定于固定的用途，需要创造一组「指令集架构（ISA，Instruction Set Architecture）」作为电脑最基础的「语言」，并将所谓的「运算」，转化成一连串指令的执行细节。 讲的抽象一点，指令集在电脑内扮演的角色，是软体和硬体之间的「介面（Interface）」。

理所当然的指令集相容性

今日耳熟能详的「计算机结构」（Computer Architecture），就是由IBM在1964年创造给S/360大型主机用的名词，藉由表示「程式设计者可以看到并使用的指令集」，如同电脑的语言，指令集架构相同的不同电脑，可以执行相同的软体。 这在今天看似理所当然的想法，像Intel和AMD的x86处理器，可以执行用x8​​6指令集所撰写出来的程式码，然后因不同的处理器微架构的特性，在不同的应用，有着截然不同的效能表现，在当时却是非常新奇的观念，因为那时候每种电脑，都拥有不同的指令集，发展一台新电脑，就需要重新撰写软体。可顺畅执行所有软体的处理器，对商业价值的重要性，不言可喻，这就是指令集回溯相容性的威力，同时也是最重要的「资产」。 不过近年来拜ARM此类授权IP商务模式的影响之所赐，越来越多人搞不清楚「指令集架构」和「处理器微架构（Micro Architecture）」的差别，糊里糊涂的就随便把两者送作堆，挤成爆浆撒尿牛丸，所以特此不厌其烦的厘清。 举统治个人电脑市场的80x86为例，前者说穿了是「电脑的基本语言（x86指令集的历代沿革，如i386、MMX、x86-64、SSE、AVX、AVX-512等）」，后者是「执行语言的载具（Intel和AMD一大票微架构code name，像Skylake）」，不能混为一谈。

指令集与微架构互相影响

但「资产」和「包袱」往往是一体两面，在漫长的演化之路上，指令集和微架构并非从此泾渭分明、井水不犯河水、老死不相往来，就像人类平日用来沟通的「语言」 ，其文法规则与逻辑结构，多少可反映出一个社会的风土习俗和「潜在规则」，一套指令集的特性及优缺点，会深深影响着微架构的发展途径与经济效益，两者相互潜移默化，直接或间接反映在「产品」本身的市场竞争力，与指令集未来的扩充发展方向。毕竟处理器是要面对市场竞争的商品，身为「电脑语言」的指令集，也是会因应微架构的发展需求而进化，甚至不惜牺牲相容性，也要丢掉部份的包袱。 电脑的身体是「物理」，灵魂是「数学」，但「经济」才是它存在的原因。假如世界上真有「计算机结构经济学」这门学科（其实某本以计量方法为名的教科书，已经很有这样的味道），注定将聚焦于指令集和微架构之间的互动。 那问题来了，64位元的ARM指令集，究竟带来了哪些突破，而Apple又如何搭上这顺风车，让自家微架构甩开跟竞争对手的差距？更关键的是：Apple同时掌握软体和硬体，究竟在处理器效能竞争中，扮演怎样的角色呢？ (待续)   续篇：硬体控看过来，带你了解iPhone处理器为何这么强大？ (Part3)   Follow 我们的Page，每天追踪科技新闻！ 想看更多英文版文章吗？ 点我进去～