Sbohem PPC aneb Intel a inteligence, PowerPC a power - podobnosti čistě náhodné! - MujMAC.cz - Apple, Mac OS X, Apple iPod

18. ledna 2006, 00.00 | Uvedení prvních Maců s procesory Intel bylo jednou z nejdiskutovanějších událostí ve světě IT v poslední době. Přečtěte si malou reminiscenci o procesorech, ne sbírku detailů, ale spíš úvahu o celém přechodu Apple k dříve tak vysmívanému procesoru. Předem se omlouvám za rychlost, kterou jsem byl nucen článek napsat, zítra odlétám na veletrh, jsem pozvaný i do Cupertina na seminář o přechodu na Intel, ale to asi nestihnu, takže další informace zevnitř Apple přijdou později.

Pro porozumění následujícím řádkům si řekněme, co jsou to registry procesoru: jsou to místa uvnitř procesoru, kam si procesor ukládá čísla, se kterými pracuje. Pokud je potřeba vynásobit dvě čísla x * y a výsledek uložit do paměti, procesor si musí x a y dát do dvou registrů, pak provede instrukci, která čísla vynásobí. Následně se procesor podívá do dalšího registru, kde má adresu, kam výsledek uložit a podle toho jej přesune do RAM.

Nejprve se vrátíme do historie. V době 8bitových procesorů se o trh dělily především Intel 8080, Motorola 6800 a Zilog Z80, říká se, že ten poslední z nich byl nejlepší, ale s tím nemám zkušenost. Pro budoucnost bylo nejdůležitější to, jak se podařilo firmám posunout k 16bitovým procesorům. Intel v podstatě rozšířil svůj 8080 na 8086 a 8088, oba měly 16bitové registry, ale 8088 měl jen 8bitovou sběrnici, která byla ještě navíc multiplexovaná, data a adresy se posílaly na střídačku.

Procesor 68000 byl naopak úplně něco jiného, než jeho předchůdce, měl adresovou a datovou sběrnici zvlášť, datová byla 16bitová a adresová dokonce 24bitová, jen ten nejméně důležitý drát z procesoru nevedl, takže se opravdu adresovalo po 2 bytech, což je 16 bitů.

Celá neserióznost Intelu začíná právě tady: za 16bitový Intel vydával procesor s 8bitovou sběrnicí a čtyřmi obecnými 16bitovými registry, zatímco Motorola jako šestnáctibitový, uváděla procesor s 16/24 bitovou sběrnicí a šestnácti 32bitovými registry. Proč si v IBM vybrali tak mizerně koncipovaný procesor je o něco méně záhadné, než proč si vybrali operační systém MS-DOS, přeprodaný jistým panem Gatesem. Intel měl s IBM jakousi reciproční dohodu, byla v tom nějaká výroba bublinových pamětí, a tak ekonomický management prosadil oproti inženýrům, kteří chtěli Motorolu MC68000, že se uzavře kontrakt s Intelem.

Postupně Intel přidával další funkce do procesoru, ale někdy naprosto nepochopitelným způsobem. Jeden příklad uvažování v Intelu: představte si, že chcete zapsat číslo pomocí 8 číslic 0 a 1. Každé dítě ví, že může zapsat čísla od nuly do 11111111. Intel udělal něco neuvěřitelného: Rozdělil takové číslo na 2 půlky s tím, že vnitřní číslice v jedné a druhé půlce udávaly totéž, takže 1100:1111 bylo totéž, jako 1111:0011. Takto se dají zapsat jenom čísla 0 až 111111, když jedna dvojice číslic je tam vlastně zbytečně. Intel v nějaké slabé chvilce tímto způsobem adresoval paměť (pro zjednodušení a přehlednost jsem uvedl jen čtvrtinu jedniček a nul v adresování). Tak se mu podařilo zablokovat na léta hranici velikosti operační paměti na 1 024 kB, zatímco uživatele Maců omezovala spíš jen cena těchto pamětí, pak přišla obdoba různých extended a expanded memory a provoz celých Windows v módu, který by správně procesor měl používat jen výjimečně.

Velmi brzy se objevil další hráč, AMD. Časem se firma propracovala k něčemu úplně jinému, než kopírování procesorů Intel, jak si někteří lidé myslí. Poté, co vyhrála soud, kde šlo o to, zdali na základě licence na 80286 může vyrábět i 386, se stala dobrou konkurencí pro Intel, snižující ceny na trhu. AMD má vynikající odborníky, kteří publikují i v takovém Scientific American základní objevy ve vývoji technologií. AMD mají skoro všech registrů dvakrát tolik a dvakrát větších, než Pentium, jsou to RISCové procesory stejně jako PowerPC, což znamená, že všechny jejich instrukce jsou v paměti stejně velké, a proto se procesoru lépe předvídá, jak bude program dále probíhat (původní význam zkratky RISC, tedy že instrukcí je méně, není u některých dnešních procesorů úplně aktuální).

No a nakonec PowerPC. Moderní procesor, který má třicet dva třiceti dvou (prakticky) nebo jakkoli velkých (koncepčně) registrů, vynikající jednotku Altivec na zpracování více dat naráz. Navíc instrukce PowerPC jsou mnohem chytřejší, než u Intelu a u staré Motoroly. PPC umí spočítat c=a+b. To vypadá jako samozřejmost, ale není tomu tak. Intel počítá jen a=a+b, když tedy do sebe nasouká dvě čísla, neumí s nimi udělat žádnou operaci, aniž by jedno z nich nepřepsal. Také PPC měla své dětské nemoci. Až do G5 tady třeba nebyla instrukce pro převod čísla v plovoucí čárce na celé číslo. Je to jedna z nejčastějších věcí, které se v grafice a audiu musí provádět.

Oproti Intelu ale PowerPC G4 a G5 mají mnohem lepší vektorovou jednotku, která přímo podporuje výpočet spektra (takzvaná rychlá Fourierova transformace), pomocí té se počítají komprese obrazu, zpracování zvuku a podobně. Vektorová jednotka Intelu a AMD, SSE3, je jinak srovnatelná s AltiVecem u PPC, ale prostě jí chybí tato důležitá funkce, kterou dnes používají na PPC desítky programů.

Intel uvádí vynikající rychlost výpočtů v desetinné čárce. Jaksi pod čarou zůstává, že samotná FPU, jednotka pro desetinnou čárku, je v Intelu tak mizerná, že ji firma doporučuje nepoužívat, místo toho dnes všechny desetinné výpočty podstatně rychleji provádí vektorová jednotka. Jenže tím je její využití pro to, co skutečně má dělat, poněkud omezené.

Další šílenou vlastností Intelu je to, že při dělení nulou, místo aby program udělal nějaké chybové hlášení a pokračoval, tak prostě spadne. To je jedna ze dvou největších nezvyklostí pro přechod z PPC na Intel. Druhý je ta, že PPC zapisuje do paměti číslo 1984, zatímco Intel jakoby psal 4891, nejméně důležité nejdřív. S pojmem Low Endian a Big Endian jste se možná setkali. Pentium4 i PPC se sice teoreticky umějí chovat i opačně, ale nefungovaly by s nimi další periferní obvody a jsou i další omezení, procesory tedy pracují ve svých původních modech a tady čeká programátory nutnost číslice vzájemně prohazovat, jak to dělají, když třeba na Macovi chtějí napsat kód pro čtení z CD, které je také v PC formátu.

Tak proč je tedy Intel v PC i Macovi rychlejší a proč si ho Apple vybral, je na čase se zeptat. Rychlost Intelu není dána krásou jeho koncepce. Myslel jsem si, že je dána tím, že firma má peníze na realizaci dokonalých technologických procesů. Částečně to tak asi je, opravdu vyšší taktovací frekvence kromě většího množství rozpracovaných instrukcí v procesoru potřebuje i lepší a dražší technologie, především, aby tranzistory byly menší. Na druhé straně třeba s polovodiči na měděném nosiči přišla Motorola před Intelem. Hlavním důvodem lepších vlastností Intelu je nabalení nesčetného množství doplňkových vlastností. Jak je to třeba se spotřebou. Místo modernizace koncepce, která by umožnila vypustit část tranzistorů, Intel stále přepíná frekvence, zapíná a vypíná své jednotlivé části, takže je ve výsledku úsporný. Každá z přidaných vlastností se nějak honosně jmenuje a přidá výkonu pár procent, případně ubere pár procent spotřeby. Pro dnešní dobu, kdy jsou lidé úplně zblblí a je pro ně podstatné, že jim počítač jede o dvacet procent rychleji než sousedovi nebo než před rokem, je to žádaná strategie. Přidanými technologiemi a vyšší frekvencí je Intel výkonnostně poráží G4 a G5. Podle našich dost důkladných měření pro výpočty v plovoucí čárce je PPC a Pentium zhruba stejně rychlé na stejné frekvenci. PPC je na 2.5 GHz podobně výkonné, jako Intel na 2.5 GHz, ale frekvence Intelu je dnes o polovinu větší než PPC. Je nutné poznamenat, že duální technologie, ať dvě jádra nebo kompletní dva procesory, mohou přinést zrychlení v určitých situacích a v určitých typech programů, jednu aplikaci, která dělá jednu intenzivní úlohu, naopak nemusí urychlit vůbec. V jedné diskusi se objevil názor, že G5 je 64bitový procesor, a tudíž rychlejší oproti 32bitovému Dual Core Intelu. To je naprostý omyl. 64 bitů tak, jak se objevují v dnešních procesorech, nic nezrychluje, jen dovede adresovat víc paměti. To je zcela jiná kapitola, všechny adresy ve Windows a v Mac OS X jsou stejně zatím 32bitové, jen některé části je možné převést na 64 bitů, pak ale grafické rozhraní a většina aplikace běží na 32bitovém adresování a odděleně přístup k velkým objemům dat v paměti jede 64bitově. A výpočty s 64bitovými čísly umějí procesory už dávno.

Bohužel, trh často zavrhuje to lepší a vybírá si to, co je buď lépe prodáváno, nebo co má prostě štěstí se lépe uplatnit. To byl případ MS-DOSu a Intelu v dobách jejich nástupu. Chyba se tedy stala někdy dávno. Následně ke zmatku přispělo IBM: firma, která sama má vynikající serverové procesory POWER a jejich workstationovou variantu PowerPC, neměla zájem nebo nebyla schopná tyto procesory dávat do svých levnějších serverů. Naopak Microsoft pochopil, že do XBoxu je lepší dát PowerPC než Intel. V tiskárnách, v ABS a řídící elektronice aut, v TiVo, v Nintendu, v akcelerátorech pro audio jsou PowerPC a ne Intel, protože pokud měl výrobce svobodnou volbu a nepotřeboval instalovat Windows, vybral si PPC, většinou nějakou levnou a relativně pomalou jednočipovou variantu. PowerPC je dnes naprostou jedničkou v takzvaných jednočipových (embedded) systémech, kdy je procesor integrován s pomocnými obvody a má nějakou speciální funkci. To je směr, kam po celou dobu Motorola PowerPC tlačila, navzdory snahám Apple jej vyvíjet jako počítačový procesor.

Pojďme zpět k Apple. Vyměnil Steve Jobs eleganci designu G5 za pachtění po gigahertzích? Bylo to správné? Máme se zlobit?

V této otázce zvítězil pragmatismus nad idealismem. Chce uživatel levnější počítače, dostupnější počítače bez omezení množství nejrychlejších modelů, chce nejnovější technologie, jako třeba bezdrátové, které jsou u Intelu integrované, chce hrát poslední střílečky? A nebo chce mít uvnitř svého Maca procesor s moderním a inteligentním designem a... A co ještě? Pokud si nezvolí PowerPC jako svou platformu Microsoft pro Windows, tak už nic, protože PowerPC bude mít 3% na trhu desktopů a bude pozadu a dražší, vývoj se nezaplatí. Takže většina volí první možnost.

Nejsem odborník na AMD a Intel, abych posuzoval, co si měl Steve vybrat. Říkal nám, že pro rozhodování není důležité, co má Intel teď, ale co bude mít příštích 10 let, a to je podle něj velmi slibné. Tak uvidíme, ale Stevu Jobsovi asi řekl Paul Otellini trochu víc, než si přečteme na stránkách Intelu. Steve taky nosí v hlavě nové nápady, ale když IBM/Freescale nemají procesor, na kterém by třeba v handheldu mohl OS X běžet, pak se musel rozhodnout pro něco jiného než jejich PPC.

Ještě jedna otázka: Je možný krok zpět? Je možné přejít na AMD? Obojí ano, je možné přejít na cokoliv, co se v budoucnu bude používat. Třeba až Tesla Pardubice vyrobí optický mikroprocesor :-) Apple bude připravený. Největší strašák, tedy řazení bytů v paměti odpředu nebo odzadu, už pro ně strašákem není. Všechno ostatní se dá udělat velmi rychle. Díky přechodu získal absolutní svobodu v tom, na čem Mac OS X v budoucnu pojede.

Hlavní důvod je ale jasný. Poté, co Microsoft stále víc a víc kopíruje Apple a je neschopný vypustit jakoukoliv pro uživatele zajímavou funkci, kterou by sám vymyslel, jde Apple do razantnější konkurence. A líp se bude konkurovat na stejné hardwarové platformě - jediným kritériem pro zákazníka bude kvalita operačního systému a případně design počítače, ale už ne cena, rychlost a dostupnost hardware. Právě v těch posledních Apple evidentně ztrácel, teprve nyní si kdokoliv bude moci dlouhodobě Mac OS X porovnat s Windows. Nemyslím tím zloděje softwaru, ale doba, kdy se bude dát legální Mac OS X nainstalovat na běžné PC se skokem přiblížila. Někde v Macworldu jsem četl úvahu, že pokud Apple bude bez podpory prodávat OS X použitelný na každém PC, nemuselo by to jeho prodej hardware zase tak oslabit. Apple totiž nepředražuje svoje počítače, jak někteří neinformovaní lidé často tvrdí. Rozpisy nákladů na iPody i na Macy jsou zveřejněné různými analytickými firmami po webu. Zisk třeba u iMaca nebyl nic moc, protože G3 a G4 byly hodně drahé procesory, základní deska a další "custom" komponenty byly už od výrobců také drahé. Proto bude mít zákazník volbu - PC s laciným nebo nevkusným designem snažícím se o originalitu, nebo Maca s možností tří operačních systémů, přesnou výrobou (PC skládači, prohlédněte si mechanické části na skříni G5, než řeknete jediné slovo proti Apple :-)) a hlavně krásně vypadajícího. Obojí za přibližně stejnou cenu.

Úspěch podle mě záleží na tom, jestli se Applu podaří proniknout nejen do domácností, ale i do velkých firem. Tam jde o to, aby si tyto firmy nebyly nuceny kupovat drahý hardware a do přechodu nemusely investovat. Prvním příkladem můžou být vědecké instituce jako NASA, CERN nebo Hubblův teleskop. Říkala mi jedna pracovnice, že nakupují množství Maců, protože jim na OS X běží jak jejich vědecké aplikace původně pro UNIX, tak běžné kancelářské a grafické programy. Dva počítače s Linuxem a Windows nahradí jeden s Mac OS X. Problém je, že v mnoha velkých firmách už Macy byly, ale protože byly drahé, AppleTalk na originálních drátech je proti Ethernetu šnek, nebyla kompatibilita s perifériemi a nebyl výběr a podobně, firmy se často hromadně Maců zbavily. Všeobecný vztek na Microsoft, panující i v Evropské unii i v USA, teď výrazně hraje pro Apple.

Takže, jednou větou se to dá shrnout, Apple udělal dobrý krok použitím horších, ale rychlejších procesorů. A díky tomu bude nabízet lepší a levnější počítače. Good Luck!