AppleがPowerPCからIntel CPUに移行した時を振り返り、なぜ今、インテルが15年前のPowerPCと同じ立場にあるのかを考えてみよう。
アーニー・スミス
Today in Tedium: おそらく、今日私が状況を説明しようとしている待望の瞬間は、ある意味で完全に避けられないでしょう。何年もの間、AppleはARMプロセッサ・アーキテクチャの知識を利用してデスクトップやノートパソコンにARMを持ち込むという噂がありました。来週の仮想ワールドワイド・デベロッパーズ・カンファレンスで、iPhoneの巨人がまさにそれを行うことを期待されています。もちろん、多くの人は失敗したパートナー、つまりAppleの垂直統合への動きにつながったビジネスの失恋相手であるインテルに焦点を当てることでしょう。しかし、私は、インテルがAppleを買収する途中で打ち負かしたプラットフォームの終焉、そしてPowerPCとインテルの間に現れた類似点に興味があります。Today in Tediumは、PowerPCからインテルへの移行に密接に寄り添い、捨てられたプロセッサのパートナーに関するAppleの長いリストに飛び込んでみます。Appleを幸せを保つか、そうでないのか。 — アーニー@ Tedium
Appleはこの一般的な概念を成功させるのに数十年掛かりました。(インターネット・アーカイブ)
Apple最初の社内CPUプロジェクトが約35年前に浮上
多くの点で、垂直統合の利点や、ベンダーから供給されたCPUの弱点は、その中心にある垂直統合企業であるAppleを長い間惹きつけてきました。
しかし、多くの人は、自社でCPUを生産することへの関心がいかに早くから現れたか、そしてそれが内部で始まったことに気付いていなかったかも知れません。そして昨年、それがどれほど野心的なものであったかを記した文書が、インターネット・アーカイブに掲載されました。1989年に公開された「Scorpiusアーキテクチャ仕様書」は、Appleと明らかに関係のある匿名ユーザによってアップロードされたマルチコアCPUアーキテクチャの一般的な概念を説明したもので、これらの技術がPCユーザによって広く使われるようになる10年以上前のものです。
「作業は、80年代半ばに始まり、10年の終わりまで続いた」と、この機密文書の漏洩者は述べています。「ところで、明らかに、このプロジェクトは日の目を見ることはありませんでした。しかし、何人かの非常に賢い技術者が貢献してくれました。当時、私が聞いた話では、設計はしっかりしていたとのこと。」
表紙にはScorpius (蠍座)という名前が付けられましたが、それは長い間、Appleの保守主義者たちには、Aquarius(みずがめ座)という別の名前で知られていました。
ストーリーは次のとおりです。スティーブ・ジョブズがAppleから遠ざかった数年後、マルチコアCPUアーキテクチャを作るための研究開発プロジェクトが本格的に始まりました。プロジェクトが始まった時点では、これは非常に理論的なものであり、複数のシングル・プロセッサ・コアが組み込まれたコンピュータのCPUが実際に登場するのは、2000年代初頭のことでした。
Aquarius/Scorpiusプロセッサのマルチコア機能を説明するドキュメントのイラスト。(インターネット・アーカイブ)
2006年にLow End Macが説明したように、プロジェクトAquariusは、当時のジョン・スカリーが率い、Macintoshの開発責任者ジャン＝ルイ・ガセーの影響を深く受けており、RISC(縮小命令セットコンピュータ)チップを中心に開発された新興企業に比べて、Macintoshは輝きを失っている中、Appleが技術力を取り戻そうとした試みでした。ARMチップセットをはじめとするRISCベースのプロセッサは、利用可能な命令数を最小限に抑えることで、演算処理を高速化することを目指しています。
Appleが提案した実装は非常に技術的であり、最初は2人の最高経営幹部のサポートがありましたが、基本的に最初から絶望的なものでした。これは、同社が1980年代後半に取り組んだ多くの研究開発の「金食い虫 (money pits)」の1つでした。問題は、Low End Macの著者であるトム・ホーンビーが述べている通りです。
Appleはマイクロチップ企業ではなかったし、マイクロチップ企業になるためのリソースを持っていませんでした。マイクロプロセッサの設計に精通したスタッフを雇い、設計を実現するために必要な機材を購入し、最終製品を製造しなければなりませんでした(あるいは、富士通や日立などの企業に依頼して製造しなければなりませんでした)。インテルやモトローラなどの企業は、マイクロプロセッサの設計や製造に年間数十億ドルを費やしていました。Appleは十分に裕福でしたが、何十億ドルも費やす余裕はありませんでした。このような複雑なプロジェクトを着手するには、何百万ドルもの費用が掛かります。ガセーは1500万ドルのCrayのスーパーコンピュータと数十人のスタッフを承認しました。昨年の冬にこの文書を見つけたVintage Macのソフトウェア開発者(およびGopherの愛好家)であるキャメロン・カイザーは、このプロジェクトを開始した主要エンジニアのサム・ホランドが、おそらくAppleにとってさえもハイレベルなものを生み出したと指摘しています。
「ホランドの複雑な仕様は、当時の経験豊富な大手のチップ設計会社でさえ難しいと感じたであろう様々な技術的な問題を解決する必要があったため、経営陣をさらに心配させました」と彼は説明しました。
1989年まで開発は続けられ、このプロジェクトは実際のシリコンの開発はほとんど手がつけられていませんでしたが(とにかく、Appleの財政的範囲から外れていた)、Scorpiusアーキテクチャの可能性を説明する詳細な技術文書を作成し、今日では当たり前となっている多くのことを可能にするカスタムチップとなりました。複数のコアと並列実行を可能にしただけでなく、Aquariusは、今日のプロセッサで非常に一般的なもう一つの重要な概念、統合グラフィックスにも早くから取り組んでいました。1990年代にローエンドのインテルi810チップセットがリリースされるまで、インテルがチップに組み込めなかったものです。
もちろんプロジェクトは失敗に終わりましたが、2018年にガセーは自身のウェブサイト「Monday Note」で、その後の展開がプロジェクトの精神が正しい場所にあったことを示していたと指摘してます。
クワッド・プロセッサの開発作業は、直接的な結果を生み出しませんでしたが、Aquariusプロジェクトは、ハードウェアの将来をコントロールしたいというAppleの変わらぬ願望の一例であり、願望が再び現れ、今回は成功しました。ジョブズは、iPhoneやiPadにパワーを供給するAxシリーズのマイクロプロセッサを開発するために、Palo Alto Semiconductor (P.A. Semi)を買収した際、その分野では業界最高と広く考えられているマイクロプロセッサを開発しました。ガセーは、AquariusがAppleの現在のプロセッサの野望の歴史的な先駆けとなったという点では確かに正しいです。しかし、それは最初の大きなプロセッサのシフト、つまり、当時のApple Macintoshで使用されていたモトローラの68000シリーズのプロセッサは最終的に、1990年代にようやく離陸したPowerPCへの移行で間接的な役割を果たしていた可能性もあります。
1990年
IBMがRISC System/6000プロセッサのハードウェア概要を発表した年で、POWER命令セット・アーキテクチャを初めて採用したプロセッサとなりました。この命令セットは、Apple、IBM、モトローラの3社が1991年から次世代のコンピューティング・テクノロジーを開発するために結成した「AIMアライアンス」でが共同開発したPowerPCプロセッサ・テクノロジーの基礎となりました。IBMなどは、14年前にAppleがこの命令セット技術を捨てたにも関わらず、今でもこの命令セット技術をベースにしたプロセッサを製造しています。(当時、Appleがプロセッサに対して行った賭けはこれだけではありませんでした。AppleはARMにも投資しており、これは数十年後に役立つことになります。)
300 MHzのモトローラのPowerPC 750プロセッサー。PowerPC G3として知られています。特に、Appleは使用しているPowerPCチップのプロセッサ名を単純化する傾向があり、G3、G4、G5の命名法につながりました。(Wikimedia Commons)
多くの点で、PowerPCチップセットは、64ビット・マルチコア・プロセッサの世界へのコンシューマ・レベルの導入でした。
一歩下がって、PowerPCについて高いレベルで考えてみると、それを誌面上で検討することは価値はあります。それは明らかにAppleが切望していたプロセッサの運命に対する一種のコントロールをAppleに与えるはずだったということです。
それ自身、Appleは、コンピュータを構築するために期待していた種類のCPUを構築するのに十分な能力を持っていなかったため、チップの製造で実績のある2社とチームを組み、重い仕事の多くを彼らに行わせました。
PowerPCアーキテクチャは、ハードウェアやソフトウェアを含む様々な形でコンピューティングの未来を生み出すことを目的としたパートナーシップの中で、最も成功した部分でした。
1994年にMacでリリースされたPowerPCは、68000シリーズと比較してアップグレードされたことの意義の大きさから、Macユーザに強い印象を与えました。長年にわたりテレビ番組で活躍しているテクノロジ・ジャーナリストのスチュワート・シェフェは、『コンピュータ・クロニクル』のエピソードの冒頭で次のように語っています。
PowerPCはその価値はありますか? カリフォルニア州フォスターシティーにあるプリプレスショップであるスター・グラフィックスのスタッフから、「はい」と答えるでしょう。ここではQuadra 950という非常に強力なコンピューターを使用していましたが(注: 25から33MHzのMC68040を使用していた)、950を使用すると、このような複雑なグラフィックをプレビューするのに1分ほどかかりました。今では約10秒です。950を使用すると、「トラッピング」と呼ばれる機能を実行するのに数時間掛かっていました。今では約20分です。なぜか? 彼らがPowerPCに切り替えたからです。しかし、その時でさえも、正確には完全な成功というわけではありませんでした。IBMとモトローラは、テクノロジー業界を前進させる次世代標準を作るという目標を持って、この取り組みにAppleが加わりました … しかし、結局のところ、主にPCでPowerPCチップを使用していた唯一の大企業はAppleだけでした。1990年代半ばに確かにIBMからPowerPCベースのコンピュータを購入することできましたが(例はこちら)、後にレノボに売却したパーソナル・コンピュータ事業は、ほとんどがx86ベースでした。
1995年のInfoWorldの記事は、IBMがPowerPCアーキテクチャで直面している問題を診断しました。「インテルとMicrosoftとの価格競争をするために必要なインフラを構築し、サードパーティのサポートを受けるためにはボリュームが必要であり、そのインフラがなければ、サードパーティがPowerPCをサポートする可能性は低いのです。」と著者のエド・スキャネルとブルック・クローザースは書いています。「しかし、IBMはそのインフラを構築しようとするのが非常に時間が掛かっています。」
その結果、時間の経過とともに、PowerPC自体がクロス・プラットフォームのCPUプラットフォームとして、インテルと真剣に競合することはありませんでした。(しかし、ビデオゲームでははるかに成功しました。第7世代のコンソール戦争では、3つの主要なゲームプラットフォーム、Nintendo Wii、Xbox 360、Playstation 3は、それぞれのプロセッサでPOWER命令セットアーキテクチャを使用しました。Wiiは、オリジナルのiMac G3が使用していたプロセッサの直接の後継機を使用しています。任天堂は、ゲームキューブとWii UにもPowerPCを使用しました。)
しかし、Appleは長年にわたって、このアーキテクチャを利用することで大きな利益を得ていました。このアーキテクチャは非常に高度で、G4プロセッサが最初に発表された当時は、処理能力の輸出制限のため、米国政府によって技術的に兵器として分類されていました。
サーバで見かける種類の4チップIBM POWER4モジュール。(IXBTラボ経由)
そして2001年、PowerPCベースのチップは、Appleが実際に数年前にプロジェクトAquariusで夢見ていたマルチコアのトリックを実現させました。そのチップであるIBM POWER4マイクロプロセッサーは、最初の市販されたマルチコア・マイクロプロセッサとなり、処理能力の象徴的な1ギガヘルツマークを上回った最初のプロセッサーの1つでもありました。
このサーバー向けチップのリリースから2年後には、シングルコア・バージョンのG5プロセッサがMac向けに発売されました。これは、インテルのx86プロセッサが32ビットとしてしか利用できなかった当時、同社初の64ビットプロセッサとして発売されたものです。そして、圧倒的なパワーにも関わらず、そのアーキテクチャと製造上の課題により、最終的には特定のニーズを満たすために存在していた会社によって捨てられてしまうことになりました。
「PowerPC G5がすべてのルールを変えます。この64ビットのレースカーは、今や世界最速のデスクトップコンピュータとなった新しいPower Mac G5の心臓部です。IBMは、地球上で最も先進的なプロセッサー設計と製造の専門知識を提供しており、これは長い間の生産的な関係の始まりに過ぎません。」
— スティーブ・ジョブズは、2003年6月のプレスリリースで、同社初の64ビットコンピュータであるPower Mac G5で搭載されたPowerPC G5プロセッサのリリースを発表しました。この「長い間の生産的な関係」は、2年後、ジョブズがG5チップを世界に向けて発表した全く同じワールドワイド・デベロッパーズ・カンファレンスのステージで、事実上の解雇通知を行いました。
スティーブ・ジョブズが今年最大の基調講演でプロセッサラインの限界を説明させたのは、決して良い考えではありませんでした。
Apple、IBM、Motorolaとの長いパートナーシップを引き裂いたプロセッサ(とその関係)の限界
AppleのCEOであるスティーブ・ジョブズは2年の間に、WWDCでG5プロセッサの大きなメリットを聴衆に向けて興奮して発表していましたが、AppleがPowerPCプラットフォーム全体をスクラップにしたいと考えていることを明らかにしました。
これには多くの理由がありましたが、最も恥ずかしかったのは3ギガヘルツの問題だったのかも知れません。2003年にAppleがPower Mac G5を発表したとき、ジョブズは3ギガヘルツプロセッサを搭載したマシンをすぐに出荷すると主張しましたが、これはG5が実際にできる能力よりも少し野心的であることが判明しました。
2004年のWWDCで2.5ギガヘルツのチップアップグレードについて話し合った後、ジョブズは次のようにかなり率直な謝罪を行いました。
1年前に私はここに立って、1年以内に3ギガヘルツになると言ったので、2.5ギガヘルツについてお話ししたいと思います。何が起こったのか? 起こったことは、ご存知のようにG5は非常に複雑なチップです。半導体業界では、より高速に動作させるために、従来はジオメトリが縮小しており、PowerPCは130ナノメートルのジオメトリで作成されていました。そして昨年、半導体業界は130ナノメートルから90ナノメートルへと、すべてがより速くなることを期待しており、何も問題はありませんでした。それが壁にぶつかりました。業界全体が90ナノメートルの壁にぶつかり、人々が思っていたよりもはるかに大変でした。そのため、速度の増加は、過去5年間に慣れ親しんできたものと比較して非常に小さいものでした。ジョブズは、この発表をステージ上で行うことに特に興奮しているようには見えませんでしたが、それはG5移行のもう1つの弱点であるPowerbookの問題を示唆していたからかも知れません。Low End Macが説明しているように、IBMとモトローラは過去に様々なPowerPCプロセッサのモバイル専用バージョンを提供してきましたが、PowerPC世代がデスクトップに到達してから、ポータブルの同等のものが登場するまでには少し遅れていることがありました。例えば、PowerBook G4が登場したのは、Power Mac G4が最初に発売されてから1年半後の2001年でした。しかし、G5のアーキテクチャ上の問題でプロセッサの上限が3ギガヘルツ以下になったことは、元々ハイエンドサーバやワークステーション用に開発されたこのプロセッサが、ノートパソコンの電力消費ニーズに容易に対応できないことを示唆しているようです。
Powerbook G4がPowerbook G5にならなかったのには理由がありました。(mich1008/Flickr)
最近では、この難問に対するインテル的な解決策は次のようになるかも知れません。前世代からより多くの処理能力を引き出すために、複数のコアを搭載したノートパソコンを開発します。しかし、マルチコアCPUはまだ新しく、その可能性は未検証のままであるため、一世代のMacノートPCは行き詰まっていました。最終的に、Powerbookシリーズは2005年に頂点に達し、6年前に発表された初代G4の4倍のプロセッサ速度を持つシングルコアG4プロセッサを搭載しました。
そして、このシフトには取引関係管理の側面もあります。2009年のCNetの記事で説明されているように、WindowsへのアクセスやIBMとのパートナーシップの衰退など、様々な要因がその動きを後押ししました。価格も要因の1つであり、これはAppleがIBMを譲歩してもらうための場所にあった領域です。残念ながらそれはできませんでした。
「AppleはIBMのシリコンに割増料金を払っていた、とCatch-22を作った彼が言いました。」とブルック・クローザースは書いています(皮肉にも上記のまったく異なる記事で引用された同じブルック・クローザース)。「IBMは、インテルのような規模の経済を持っていなかったため、より多くの料金を請求する必要がありましたが、PowerPCアーキテクチャで明らかになったように、本質的に優れたRISC設計からより多く派生したとはいえ、Appleはそれ以上お金を支払うことを望んでいませんでした。」
これらの理由などから、ジョブズは、G5の導入から2年後、技術的な限界を認めてから1年後、WWDCの舞台に立つことになり、インテルへの移行を発表しました。
「先を見据えると、インテルはこれまでで最も強力なプロセッサーのロードマップを持っています。」とジョブズはこの移行について語りました。「PowerPCへの移行から10年が経ちました。インテルのテクノロジーは今後10年間、最高のパーソナルコンピュータを作るのに役立つと考えています。」
インテルに切り替わる前のApple最後のPowerPCの1つであるPower Mac G5の2005年後半モデル。(Wikimedia Commons)
発表があったにも関わらず、Macの3つのG5モデル、Power Mac G5、iMac、Xserveは引き続き出荷されました。2005年後半に、Appleは4コアモデルもリリースしました。マルチコア・プロセッサを搭載した最初のモデルです(実際には2つあります)。しかし、Mac愛好家の間では、このような状況に少し戸惑いを感じたのも事実です。長年のMacジャーナリストのジョン・シラクサが2005年のArs Technicaの記事の中で、こう書いています。
私の記憶にある限り、これまでに発売された最上位機種の新しいMacの中で、クロック速度が前のモデルよりも遅いのは初めてです。それなのに、Macコミュニティはほとんど騒いでいません。どうしてか? Quadは、Power Macの死に体(Lame Duck)と呼ばれるのと同じようなものだからです。Quadは、消えゆくPowerPCの反発の最後の輝きなのです。なぜ、3GHzでないのか皆は理解しています。今のIBMには、最小限度の要員がいるだけです。私たちは、数か月前にガス欠になったAppleとIBMの関係の煙で惰性で進んでいるのです。これの一部は認識されています。現在、マルチコアプロセッサはシングルコアの同等のものよりもクロック速度が遅い傾向があることは広く理解されるようになりましたが、当時はあまり理解されていませんでした。しかし、その多くは、Appleの顧客への野心的な約束が守られなかったことに、悔しいのと同じくらい理解できる理由で失望しています。
IBM POWER9プロセッサーを使用するSummitスーパーコンピューターの内部。(Jason Richards/Oak Ridge National Laboratory/Flickr)
IBMは、Appleを主要な取引先とせずにPOWERラインのプロセッサを改良し続けており、来年には次のバージョンであるPOWER10が予定されています。そして、レガシーなPowerPCラインはまだニッチな分野でいくつかの用途があります。例えば、デュアルコアG5アーキテクチャから派生したPowerPCチップを搭載した新しいAmigaコンピュータを今でも購入できます。
しかし、主流のデスクトップ・コンピューティング・プラットフォームとしてのPowerPCの考え方は、Apple/IBMの提携が終了したことで、事実上消滅しました。
Appleが使用を開始した直後にマルチコア形式で利用可能になった最新のインテル・プロセッサは、長年にわたってMacOSの普及に大きな恩恵をもたらしてきました。
Apple/インテルのパートナーシップの初期の頃、Power Mac G5がAppleのプロセッサライン用に作ったプロセッサの制限に対する「圧力弁」のようなものを使用していいました。PowerPC G5が消費者に約束していた64ビット・アーキテクチャを利用できなかったAppleのノートパソコンの停滞期を解決するのに役立ちました。
多くの意味で、PowerPCからの移行は、異なる方向に進むことが運命付けられていた3社のテクノロジーの巨人の間の関係が徐々に悪化していったことを反映しています。IBMは、POWERアーキテクチャーのサーバと組み込みのユースケースに慣れており、最終的にオープンソース化しました。モトローラは、チップ製造事業から完全に撤退し、フリースケールとしてスピンオフしました。そして、Appleはそのタイムテーブルと仕様を満たすプロセッサを待つことにうんざりしました。
Appleは最近のインテルにも同じような疲れを感じている可能性があります。インテルは完璧なチップを作り続けていますが、かつてのようなイノベーションのレベルを維持するのに苦労しており、2、3の小さな戦略的ミスが予想外に大きなものに変わっています。(ベン・トンプソンが火曜日にStratecheryに書いたように、インテルはオリジナルのiPhoneにチップを搭載することで動いていましたが、価格の意見を変えませんでした。悪手です。) 長年の宿敵AMDは、より安い価格で、より多くのコアを求める戦いに勝利しています 。そして、Appleは明らかにインテルのプロセッサのラインナップに飽き飽きしているため、製品ライン全体(2つ挙げるとすれば、Mac MiniとMac Pro)が何年にもわたって放置することになったようです。
POWERPCの狂気
PowerPCについての私の執筆のように? 私は何年にもわたって多くのことを書いてきました。以下は、この時代の様々な側面を論じたもののほんの一部です。
- Kernel of Failure、これは、PowerPCプラットフォームが最初に誕生したのと同じ時期に、オペレーティング・システムを再構成しようとしたIBMの初期の取り組みにスポットを当てています。
- Sent From My $10 Mac、私の超安価なMac Mini G4について論じています。
- Window Dressing、WindowsマシンをPowerPCスタイルのMacOSマシンに変えようとした方法について論じています。
しかし、PowerPCのように、インテルはタフな取引先の需要に追いつくのに苦労しています。プロセッサは優れていますが、クパチーノが望むスピードと歩調(cadence)には沿っていません。これらのチップが遅延した場合、Appleは製品のリリースを遅らせなければなりません。つまり、リリースサイクルはiPhoneでできているように時計のように機能しません。Appleは満足させられない企業は好きではありません。そのため、NvidiaのGPUは長年にわたって、Appleのコンピュータに搭載されていない理由です。
もちろん、x86の世界では、他のオプションもあります。AMDのRyzenやThreadripperのラインも最近魅力的に見えますが、Appleはすでに、G5のスケールダウンよりもはるかにスケールアップしやすい印象的なモバイルチップセットをいくつか持っています。
そこで今、どうやらAppleは、35年の長きに渡って待ち望んでいた垂直統合を実現するために、自社のARMチップセットを検討しているようです。良いことに、Appleには湯水のように使えるお金があります。
