Bara en dag efter avtäckningen av iPaden har Apples surfplatta som länge ryktats har rufsat fjädrar och vänt huvuden. Med ett välbekant gränssnitt, Apples fart, iTunes-integrering och ett pris som även icke-nörden lätt kan bli kär i, har den alla förutsättningar för en hit. Men innerst inne ligger något ännu mer revolutionerande.
I hjärtat av iPad ligger en en liten bit kisel. En game changer inom en game changer. Det är Apples A4, en system-på-ett-chip (SoC) det enligt uppgift kombinerar en lågeffektprocessor, en grafikprocessor (GPU) och annan hårdvara, varav mycket fortfarande är konfidentiellt. Vad vi vet är att den hittar en nästan idealisk balans mellan batteritid och hastighet, så att iPad kan animera och zippa omkring i en takt som iPhone 3GS-användare bara kunde drömma om.
Historien bakom "magin"
Rötterna till A4 börjar 2005 med en då tre år gammal startup som heter PA Semiconductor. Vid 2005 Fall Processor Forum, PA Semi skisserade en vision för en SoC PowerPC-arkitektur, G5-härledd
PWRficient familj. Som namnet antydde låg fokus på att designa ett högpresterande flerkärnigt PowerPC-chip som var idealiskt för mobila enheter.Samma år fick Apple ta itu med vad chefen Tim Cook kallade "modern till alla termiska utmaningar" – att sätta in en G5-processor i en PowerBook. IBM hade aldrig tänkt att G5 skulle fungera i en maskin så tunn som en bärbar dator, vilket lämnade Apple med inget annat än de gamla PowerPC G4-chippen för resten av PowerBook-serien. Med bärbara datorer som överträffade Apples egen teknik var Apple tvungen att leta efter lösningar, och det snabbt.
Det var under dessa svåra omständigheter som Apple lade märke till PA Semi och de två blev nära partners i att planera framtiden för PowerPC för Mac-hårdvara. Sedan kom Apples ödesdigra WWDC 2005-meddelande, att bytet till Intel nu var på gång; framtida relationer mellan Apple och PA Semi verkade vara brutna.
Men PA Semis 150 ingenjörer fortfarande levereras på sina löften. Den enda medlemmen av PWRficient-familjen släpptes i februari 2007, först till företagets närmaste partners, följt av en bredare release senare samma år. Det skröt en mycket. imponerande uppsättning specifikationer, inklusive två 64-bitars PowerPC G5-kärnor med två DDR2-minneskontroller på ett enda chip. Den körde på 2,0 GHz med en genomsnittlig strömförbrukning på 13 watt och en topp på 25 watt. Samtidigt Intels mer traditionellt designade Merom Core 2 Duo LV L7700— den närmaste konkurrensen vid den tiden — kunde bara köras på 1,8 GHz med max 17 watt.
Tidigt året därpå köpte Apple tyst PA Semi, och många i teknisk press spekulerade i att Apples avsikten var att sätta sin nyförvärvade talang att arbeta på chips gjorda för framtida mobila enheter, såsom iPods och iPhones. Sedan kom en lång period av tystnad som varat fram till nu.
CPU/GPU-hybrider idag
Nu har vi Apple A4, en helt ny design för en SoC som produceras och ägs av Apple, som använder densamma ARM arkitektur som driver iPhone. A4 körs på 1GHz och lär hjälpa iPad att uppnå en maximal batteritid på 10 timmar, tack vare dess snäva placering av kretsar och liten formfaktor. Genom att integrera en CPU med en GPU följer den i fotspåren av andra energieffektiva SoC-processorer, som Nvidias Tegra.
Tills nyligen var processorn och grafikprocessorn på en dator separata hårdvarudelar, ofta på olika kort eller placerade långt ifrån varandra på samma moderkort. Genom SoCs och mer ambitiösa konstruktioner har försök gjorts att smälta samman de två komponenterna.
Intels Larrabee projekt försökte knyta en GPU så nära till en av sina egna framtida stationära/laptop-processorer att en diskret GPU inte bara skulle bli föråldrad, utan omöjlig att lägga till denna design. Tragedin slog till, och Intel missade sina riktmärken. Nu har Larrabee reducerats till en sådan grad att den aldrig kommer att se en bred release.
Intel hade ett annat projekt i rockärmen, en SoC som kopplade Atom CPU till en GPU för LG-märkta smarta telefoner, kallas Moorestown. Men det projektet har precis visats upp på CES och är fortfarande en bit ifrån att nå butiker.
Nvidias Tegra, å andra sidan, har sett applikationer i bärbara mediaspelare, den Google Chrome OS-baserad netbook, och den Boxee Box. Även om alla dessa produkter är intressanta designs, är Nvidia bara en chipsetleverantör. Den kan inte diktera de exakta specifikationerna för någon av dessa enheter utöver vad som tillhandahålls av dess egen Tegra.
Nya gränser framåt
Med A4 behåller Apple fortfarande sitt långvariga förhållande till ARM samtidigt som det levererar prestanda, med en design som ingen konkurrent kan använda i sina egna produkter. Mer till saken, A4 sätter en mycket kritisk del av Apples iPad under sin egen kontroll. Och det draget saknar motstycke.
Om vi går tillbaka till Mac-datorns tidigaste dagar, valde Apple Motorolas 68k-serie av chips för att driva sina Mac-datorer eftersom de erbjöd bättre prestanda än Intels motsvarande teknik. I början av 90-talet, företaget. migrerade sina Mac-datorer till PowerPC-arkitekturen när Motorola inte kunde leverera en 68k-processor lika snabb och lika energieffektiv som Intels Pentium-serie. Sedan, när de stora leverantörerna bakom PowerPC: n inte kunde hålla jämna steg med Intels Pentium IV och AMD: s Athlon-serie, bytte Apple sina Mac-datorer ännu en gång - den här gången till Intels egen Core-serie.
Idag är Mac-datorer fortfarande beroende av Intels specifikationer. Om Intel inte kan hålla jämna steg måste Apple hitta ännu en leverantör för processorer. Men nu, med iPads A4, har Apple visat en nytt alternativ: Den har förmågan att ta befintliga mönster och återanvända dem för att ge sina egna produkter bättre prestanda än konkurrens.
Det är extremt osannolikt att Apple kan utnyttja. ARM arkitektur för Mac, eftersom dessa processorer är speciellt gjorda för enheter med låg effekt, inte högpresterande arbetsstationer eller allmän datoranvändning. Men om det kunde göra framsteg genom patent och korslicensavtal, Apple kanske en dag kan göra detta med en annan arkitektur, till exempel den numera standarden x86-64.
Även om detta stämmer väl överens med Tim Cooks deklaration att Apple tror på att kontrollera de teknologier som driver sina egna produkter, vi är fortfarande långa långt ifrån att återvända till de dagar då en leverantör tillverkade varje enskild komponent i datorn sig. Ekonomiskt är det inte vettigt för en tillverkare att ha den typen av omkostnader. Det är så priserna förblir låga och varför IBM inte producerar varje enskild komponent i datorn helt själv.
Men det visar på en ljusare framtid för Apple, och många i den här branschen har skakat av möjligheterna. Även om tanken på att Apple utövar ännu mer kontroll över sina produkter är en fascinerande möjlighet, finns det också en underström av oro. Ett Apple som har fast kontroll över varje komponent i sina enheter har potential till storhet – men med stor makt kommer ett stort ansvar.