Cinco anos após o início do desenvolvimento de chips da Apple, como o Mac se tornou um computador diferente? Retrovisor

Tim Millet se lembra vividamente da equipe da Apple "ajustando" os chips de outras pessoas há 20 anos.

Naquela época, os Macs ainda dependiam do planejamento da Intel: a equipe do macOS frequentemente trabalhava em um ambiente bastante fechado, realizando diversas rodadas de otimizações de desempenho sem saber qual GPU o produto usaria até os últimos meses antes do lançamento.

A equipe de design gráfico teve que desenvolver uma solução universal que "qualquer pessoa pudesse usar", mas que fosse difícil de explorar ao máximo o potencial do hardware.

Com o chip na frente e o sistema atrás, um Mac é como morar em uma casa construída por outra pessoa; você só pode pendurar quadros na parede e mudar os móveis de lugar.

Hoje, Tim está no mesmo campus, mas seu papel é completamente inverso: como vice-presidente de arquitetura de plataforma da Apple, ele é responsável pela construção do próprio chip.

Os últimos cinco anos do Apple Silicon têm sido a história de como o Mac passou de "morar na casa de outra pessoa" para "construir sua própria casa": não mais esperando que os fornecedores definissem o cardápio, mas partindo dos transistores e adaptando o design ao Mac.

A equipe de software gráfico agora pode trabalhar com a equipe do Apple Silicon anos antes.

Em uma entrevista exclusiva para o iFanr, Tim disse: "Quando o chip ainda estava no papel, os gráficos, jogos e conteúdo que seriam executados no futuro já estavam sendo discutidos em conjunto."

Ao longo dos últimos cinco anos, desde o MacBook Air sem ventoinhas até o MacBook Pro com desempenho idêntico tanto conectado à tomada quanto na bateria, e depois até o Mac mini revitalizado, os fatores subjacentes não são apenas a consistente "sinergia entre hardware e software" da Apple, mas também se baseiam na mesma premissa:

O Mac finalmente utiliza um chip projetado especificamente para ele.

Como o Apple Silicon reinventou o computador?

O formato de um computador não mudou muito nos últimos anos — uma tela, um teclado, um computador principal, cada um com sua própria função, e a relação entre eles parece uma resposta batida, dita pelo tempo.

Nos cinco anos desde o lançamento do Apple Silicon, essa regra mudou em certa medida.

No passado, laptops finos e leves eram quase sinônimo de desempenho comprometido. O MacBook de 12 polegadas com processador Core M era um exemplo típico: extremamente fino e leve, com uma aparência deslumbrante, mas que não suportava cargas pesadas.

Com o lançamento do MacBook Air sem ventoinha, após a transição para os chips da Apple, essa equação foi quebrada pela primeira vez. Ele permanece fino, leve e silencioso, mas consegue lidar de forma confiável com tarefas como edição em 4K, áudio multitrack e retoque em lote de imagens RAW, que antes exigiam um computador com ventoinha para funcionar de forma eficiente.

O Mac mini M4, lançado em 2024, redefiniu o computador de mesa de uma forma diferente. Ele se parece com uma TV box, mas, em sua essência, é mais como uma estação de trabalho miniaturizada. Com um monitor, um conjunto externo de monitores e uma placa de captura, ele pode suportar uma linha de produção de conteúdo completa.

Na linha de produtos MacBook Pro, o Apple Silicon resolve outro problema antigo: no passado, laptops de alto desempenho eram como estar presos a um cabo de energia; conectados à tomada, estavam em "modo de batalha" e, desconectados, precisavam ser usados ​​com moderação. Agora, as curvas de desempenho quando conectados à tomada e quando usando a bateria praticamente se sobrepõem, possibilitando verdadeira produtividade móvel.

Tom Boger, vice-presidente de marketing de produto para Mac e iPad, acredita que isso é algo que somente o Apple Silicon pode fazer. Sem os chips da Apple, formatos de produtos que antes eram difíceis de alcançar agora são possíveis.

Não construímos um chip primeiro e depois deixamos a equipe de produto decidir o que fazer com ele. Projetamos o chip para o produto.

A maior importância dos chips da Apple reside na unificação da arquitetura, permitindo finalmente que Macs, iPhones e iPads compartilhem um sistema subjacente comum.

A mesma geração do Apple Silicon abrange telefones, tablets e computadores. Ao projetar novos recursos, a equipe de sistemas pode planejar desde o início como eles serão apresentados em todas as três telas e oferecer suporte a eles com as mesmas capacidades subjacentes. O que os usuários veem é uma conexão mágica entre os dispositivos.

Qual foi a principal preocupação da Apple ao projetar o chip M?

O projeto de chips sempre foi chamado de "a arte das concessões" — com orçamentos limitados para transistores, sempre há uma compensação entre poder de computação, consumo de energia, recursos e custo.

Mas, na visão de Tim, a primeira concessão a ser feita em relação ao Apple Silicon nem sequer está em um chip específico, mas sim na capacidade da arquitetura de suportar toda a família Mac — a escalabilidade.

A linha de produtos da Apple é muito ampla: desde máquinas de entrada, ultrabooks, Mac mini e iMac, até laptops Pro e desktops Studio, no outro extremo do espectro. Diante disso, nossa decisão mais importante foi garantir que a própria arquitetura fosse suficientemente escalável.

Em outras palavras, primeiro você precisa cultivar "uma árvore" e depois decidir onde cada galho e cada folha devem crescer.

Com uma arquitetura escalável, os transistores adicionais adicionados em cada geração têm um propósito mais claro:

Estendendo-se para cima, isso pode ser aplicado a modelos de ponta como o Mac Studio e o MacBook Pro — mais núcleos de GPU, maior largura de banda de memória e maior memória unificada para elevar o nível dos fluxos de trabalho profissionais;

Indo além, essa tecnologia pode ser usada para equilibrar eficiência energética, integração e recursos gráficos, permitindo que o MacBook Air e o Mac mini de entrada "pareçam leves e tenham um desempenho poderoso" em suas respectivas faixas de preço.

Tim também mencionou que, além da alocação de poder computacional puro, cada nível de produto também terá "slots personalizados": os modelos que exigem capacidades de exibição mais robustas terão recursos alocados ao controlador de tela e às interfaces externas; os modelos que priorizam a experiência de câmera e áudio terão um gasto separado para processamento de sinal de imagem e mecanismo de mídia.

O conceito inovador de "memória unificada"

Se a arquitetura escalável é o esqueleto do Apple Silicon, então a memória unificada é o sangue que o percorre.

Quando idealizei esses chips, jamais imaginei que um dia estaria executando modelos com bilhões de parâmetros localmente na máquina à minha frente.

Mas se voltarmos no tempo para 2020, quando o M1 foi lançado, veremos que muitos indícios já haviam sido dados: o mecanismo neural ocupava um lugar importante no chip e uma arquitetura de memória unificada já estava implementada. Naquela época, a IA estava longe de ser tão popular quanto é hoje, mas a equipe já tinha em mente as cargas de trabalho que poderiam surgir nos anos seguintes.

Antes do Apple Silicon, o mundo da memória Mac era fragmentado:

Os Macs possuem uma grande quantidade de RAM, mas apenas a CPU pode utilizá-la diretamente; existe também uma memória de vídeo de alta largura de banda, utilizada pela GPU, porém sua capacidade é muito menor.

Tim disse: "A memória unificada combina alta largura de banda e grande capacidade, proporcionando às GPUs essa combinação pela primeira vez. O quão longe podemos chegar em IA dependerá em grande parte desse passo."

A essência da memória unificada é fundir "grande o suficiente" e "rápida o suficiente" em um fluxo contínuo, permitindo que a CPU, a GPU e o mecanismo neural colaborem nesse mesmo fluxo.

Quando foi lançado, era mais perceptível em cenários como edição de vídeo, renderização 3D e colaboração entre dispositivos. Mas hoje, à medida que as pessoas começam a executar modelos localmente de forma mais robusta, a verdadeira importância desse "canal" fica totalmente evidente.

Os parâmetros do modelo podem residir diretamente em uma memória unificada, eliminando a necessidade de transferir dados entre diferentes áreas de armazenamento. O Mac Studio, especialmente na configuração Ultra, torna-se essencialmente uma estação de trabalho de IA para desktop.

Tom usou uma analogia clássica do hóquei:

Precisamos patinar para onde o disco vai, não para onde ele está agora.

No contexto da Apple, "ir longe demais" é mais como um cheque pré-emitido, mas o momento e as circunstâncias para o seu resgate ficam a cargo de usuários e desenvolvedores, que descobrem juntos.

Hoje, esse dinheiro está sendo gasto em: executar modelos generativos maiores localmente em Macs; processar vídeos de altíssima resolução e gerar imagens em lote no Mac Studio, usando IA para ajudar a escrever e revisar código; e incorporar profundamente a inferência de IA no processo criativo em Macs equipados com chips Ultra, permitindo que as máquinas evoluam de meras ferramentas para parceiras colaborativas.

Com o M5, o papel da GPU mudou.

Se o M1 lançou as bases para a IA, o M5 foi a primeira reconstrução séria do papel da GPU em todo o sistema.

A partir desta geração, a Apple incorporou um mecanismo neural independente em cada núcleo da GPU. Isso rompe com a separação tradicional de CPU/GPU/Mecanismo Neural na computação de IA, equipando essencialmente a unidade gráfica com um mecanismo de IA dedicado.

Kieren Jessop, gerente de pesquisa da Omdia, acredita que essa é uma estratégia muito inteligente, que apresenta um Neural Engine dedicado e aceleradores neurais em cada núcleo da GPU. Isso significa que empresas e profissionais podem executar modelos complexos localmente — os dados não saem do dispositivo, eliminando preocupações com privacidade, custos na nuvem e latência.

Tim acredita que existem três gargalos na IA de ponta atual: poder de computação, capacidade de memória e largura de banda da memória. O Apple Silicon foi projetado quase inteiramente em torno desses três pontos.

Antes do M5, as soluções de super-resolução por IA, como o Metal FX, eram alcançadas por meio da colaboração da GPU e do Neural Engine: o jogo era renderizado em uma resolução mais baixa e, em seguida, a IA aumentava a resolução para uma imagem de alta qualidade, beneficiando assim tanto a taxa de quadros quanto a qualidade da imagem.

Agora, muitos desses cálculos podem ser concluídos diretamente na GPU, sem a necessidade de encaminhar dados de um lado para o outro. Isso libera o mecanismo neural para lidar com outras tarefas paralelas — por exemplo, você pode jogar um jogo enquanto o Center Stage está em execução, com a câmera usando aprendizado de máquina para rastrear seus movimentos em tempo real.

O suporte fundamental para tudo isso ainda é aquele pool de memória unificado: alta largura de banda, grande capacidade e um caminho de acesso comum para a CPU, GPU, mecanismo neural e a unidade de IA dentro da GPU, permitindo que os dados sejam processados ​​"no local" e evitando perdas de transferência desnecessárias entre os chips.

Em uma perspectiva mais ampla: além de uma arquitetura como a do M5, modelos de ponta como o Mac Studio e o MacBook Pro Ultra naturalmente se tornam "equipamentos robustos" para IA de borda. Experimentação de modelos, depuração de desenvolvimento, implantação de inferência e muitos outros processos que antes só podiam ser realizados na nuvem ou em servidores agora podem, pela primeira vez, ser executados no computador do usuário.

Escolhas de valor na era AIGC

Ao final da conversa, elevamos a questão a um nível mais metafísico.

A controvérsia em torno da computação gráfica automatizada (AIGC) está se tornando cada vez mais acirrada: por um lado, há o crescimento exponencial em eficiência e escala; por outro, preocupações com a dignidade da criação humana. Como uma empresa que valoriza fundamentalmente a estética e a expressão, de que lado a Apple ficará?

O primeiro pensamento de Tom foi no icônico símbolo da Apple — a encruzilhada entre a tecnologia e a humanidade.

"Nosso papel é inventar a tecnologia mais poderosa possível e, em seguida, entregá-la às pessoas para que elas possam fazer coisas que não conseguiam fazer antes." Em sua narrativa, o Mac Studio e os Macs de nível Ultra certamente seriam plataformas ideais para fluxos de trabalho de IA, mas a história não termina aí — a missão desses dispositivos sempre gira em torno de um núcleo: ajudar as pessoas a transformar ideias vagas em trabalhos concretos.

Mas, olhando para a história da tecnologia, descobrimos que isso já aconteceu mais de uma vez. Agora, de fato, chegamos a um ponto semelhante novamente — as pessoas sentem que as máquinas estão prestes a substituir os humanos.

Ele prosseguiu:

Mas, em cada caso, a criatividade humana acaba por incorporar essas novas tecnologias, transformando-as em ferramentas para expandir suas capacidades. Elas não afastam as pessoas; pelo contrário, amplificam a criatividade humana.

Na visão dele, o papel do Mac não mudou: o Mac continuará sendo o mesmo de sempre — uma ferramenta indispensável para criadores. A preocupação da Apple é se as pessoas conseguirão manter a iniciativa dentro desse novo conjunto de ferramentas, em vez de perderem sua voz na torrente do poder computacional.

Cinco anos de Apple Silicon transformaram o Mac de um item no roteiro de outra empresa em um projeto completo por si só:

A memória unificada impede que as unidades de computação individuais operem de forma independente; a arquitetura escalável permite que toda uma linha de produtos compartilhe a mesma abordagem; o prenúncio da IA ​​presente no M1 é ainda mais desenvolvido no M5; e, na era da IA, o Mac Ultra e o Mac Studio desempenham o papel de máquinas criativas e de raciocínio superpotentes em um computador de mesa.

Mas, analisando a evolução tecnológica, você perceberá que a Apple sempre protegeu uma linha invisível: poder de computação aprimorado, largura de banda duplicada e integração arquitetônica, tudo isso se resumindo a uma pergunta muito simples:

Será que as pessoas que usam essa máquina podem fazer mais e se concentrar melhor? Sob essa premissa, os chips podem ser ambiciosos, a linguagem pode ser discreta e contida, e a computação pode se tornar cada vez mais onipresente como o ar…

Mas o processo criativo deve continuar firmemente nas mãos humanas.

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