Architektura Apple–Intel — Apple–Intel architecture

Architektura Apple-Intel lub Mactel to nieoficjalna nazwa używana dla komputerów osobistych Apple Macintosh opracowanych i wyprodukowanych przez Apple Inc., które wykorzystują procesory Intel x86 , a nie procesory z serii PowerPC i Motorola 68000 („68k”) stosowane w ich poprzednikach lub procesory ARM stosowane w ich następcach. Wraz ze zmianą architektury konieczna stała się zmiana oprogramowania ; Firma Apple wybrała zaprojektowany przez firmę Intel Extensible Firmware Interface (EFI) jako składnik porównywalny z Open Firmware używanym w architekturze PowerPC oraz jako zamiennik oprogramowania układowego dla systemu BIOS komputera firmy Intel. Wraz ze zmianą architektury procesora na x86 komputery Mac zyskały możliwość uruchamiania się w natywnych systemach operacyjnych x86 (takich jak Microsoft Windows ), podczas gdy Intel VT-x przyniósł niemal natywną wirtualizację z Mac OS X jako systemem operacyjnym hosta.

Technologie

Tło

Jabłko wykorzystuje podzbiór o standardowej architekturze PC , który zapewnia wsparcie dla systemu Mac OS X i wsparcia dla innych systemów operacyjnych. Składniki sprzętu i oprogramowania układowego, które muszą być obsługiwane w celu uruchomienia systemu operacyjnego na sprzęcie Apple-Intel, obejmują Extensible Firmware Interface .

Tabela partycji EFI i GUID

Wraz ze zmianą architektury konieczna stała się zmiana oprogramowania układowego . Rozszerzalny interfejs oprogramowania układowego (EFI) to oparty na oprogramowaniu układowym zamiennik systemu BIOS komputera PC firmy Intel. Zaprojektowany przez Intela, został wybrany przez Apple w celu zastąpienia Open Firmware , używanego w architekturach PowerPC . Ponieważ wiele systemów operacyjnych, takich jak Windows XP i wiele wersji Windows Vista, jest niekompatybilnych z EFI, firma Apple wydała uaktualnienie oprogramowania układowego z modułem obsługi zgodności, który zapewnia podzbiór tradycyjnej obsługi systemu BIOS w swoim produkcie Boot Camp .

Tabela partycji GUID (GPT) to standard układu tabeli partycji na fizycznym dysku twardym. Jest to część standardu Extensible Firmware Interface (EFI) zaproponowanego przez firmę Intel jako substytut wcześniejszego BIOS-u komputera PC. GPT zastępuje główny rekord rozruchowy (MBR) używany z systemem BIOS.

Uruchamianie

Do systemów operacyjnych Mac

Komputery Intel Mac można uruchamiać na dwa sposoby: bezpośrednio przez EFI lub w „starszym” trybie zgodności z systemem BIOS. W przypadku multibootingu przytrzymanie klawisza „Option” daje wybór urządzeń startowych, podczas gdy bootloader rEFInd jest powszechnie używany w celu zwiększenia możliwości konfiguracji.

Legacy Live USB nie może być używany na komputerach Intel Mac; oprogramowanie układowe EFI może rozpoznawać i uruchamiać się z dysków USB, ale może to zrobić tylko w trybie EFI - gdy oprogramowanie układowe przełącza się w tryb BIOS, nie rozpoznaje już dysków USB z powodu braku sterownika USB w trybie BIOS. Wiele systemów operacyjnych, takich jak wcześniejsze wersje Windows i Linux, można było uruchomić tylko w trybie BIOS lub łatwiej było je uruchamiać lub działały lepiej po uruchomieniu w trybie BIOS, a zatem uruchamianie USB na komputerach Mac z procesorami Intel było przez pewien czas znacznie ograniczone do Mac OS X , który można łatwo uruchomić przez EFI.

Do systemów operacyjnych innych niż Mac

Mac Mini z procesorem Intel®

5 kwietnia 2006 r. firma Apple udostępniła do pobrania publiczną wersję beta Boot Camp , zestawu technologii, które umożliwiają użytkownikom komputerów Mac z procesorami Intel uruchamianie systemu Windows XP z dodatkiem Service Pack 2. Dołączona jest pierwsza wersja niebeta Boot Camp w systemie Mac OS X 10.5 „Leopard”. Przed wprowadzeniem Boot Camp, który zapewnia większość sterowników sprzętowych dla Windows XP, sterowniki dla XP były trudne do znalezienia.

Linux można również uruchomić za pomocą Boot Camp.

Różnice w stosunku do standardowych komputerów PC

Komputery Mac z procesorami firmy Intel korzystają ze sprzętu bardzo podobnego do komputerów PC innych producentów, które są dostarczane z systemami operacyjnymi Microsoft Windows lub Linux . W szczególności procesory , chipsety i karty graficzne są całkowicie kompatybilne. Jednak komputery Apple zawierają również pewne niestandardowe opcje sprzętowe i projektowe, których nie można znaleźć w konkurencyjnych systemach:

  • System Management Controller to niestandardowy chip Apple, który steruje różnymi funkcjami komputera związanymi z zarządzaniem energią , w tym między innymi obsługą przycisku zasilania, zarządzaniem baterią i czujnikami termicznymi. Odgrywa również rolę w schemacie ochrony wdrożonym w celu ograniczenia uruchamiania systemu macOS na sprzęcie Apple (patrz Zarządzanie prawami cyfrowymi poniżej).
  • Urządzenia wejściowe do laptopa. Wczesne komputery MacBook i MacBook Pro używały wewnętrznego wariantu USB jako połączenia klawiatury i gładzika . Od wersji MacBooka Air z 2013 r. Apple zaczął zamiast tego używać niestandardowego kontrolera Serial Peripheral Interface . 2016 MacBook Pro dodatkowo wykorzystuje urządzenie zwyczaj wewnętrzny USB nazwany „iBridge” jako interfejs w dotyku Bar and Touch ID komponentów, jak również kamera FaceTime . Laptopy PC zazwyczaj używają wewnętrznego wariantu starszego połączenia klawiatury PS/2 . PS/2 był również standardem dla urządzeń wskazujących laptopów PC, chociaż można również użyć wielu innych interfejsów, w tym USB, SMBus i I2C .
  • Dodatkowy niestandardowy sprzęt może obejmować układ GMUX, który kontroluje przełączanie GPU , niezgodne implementacje pamięci półprzewodnikowej NVMe i niestandardowe konfiguracje podsystemu HD Audio .
  • Układ klawiatury ma znaczące różnice między klawiaturami Apple i IBM PC . Podczas gdy klawiatury PC mogą być używane w systemie macOS , a klawiatury Mac w systemie Microsoft Windows , występują pewne różnice funkcjonalne. Na przykład klawisze Alt(PC) i (Mac) działają równoważnie; to samo dotyczy (PC) i (Mac) – jednak fizyczna lokalizacja tych kluczy jest odwrócona. Istnieją również klucze przeznaczone wyłącznie dla każdej platformy (np. ), niektóre z nich mogą wymagać zmiany mapowania oprogramowania w celu osiągnięcia pożądanej funkcji. W klawiaturach kompaktowych i laptopach firmy Apple brakuje również niektórych klawiszy uważanych za niezbędne na komputerach PC, takich jak klawisz do przodu , chociaż niektóre z nich są dostępne za pośrednictwem klawisza.OptionWinCommandPrt ScDeleteFn
  • Proces rozruchu. Wszystkie komputery Mac z procesorami Intel używają niektórych wersji EFI jako oprogramowania rozruchowego. W czasie, gdy platforma zadebiutowała w 2006 roku, stanowiła wyraźny kontrast z komputerami PC, które niemal powszechnie wykorzystywały starszy BIOS , a implementacja EFI przez Apple nie zawierała początkowo modułu Compatibility Support Module , który umożliwiałby uruchamianie współczesnych standardowych systemów operacyjnych komputerów PC. Firma Apple zaktualizowała oprogramowanie układowe o obsługę CSM wraz z wydaniem Boot Camp w kwietniu 2006 r., a od wydania systemu Windows 8 w 2012 r. Microsoft wymagał od swoich partnerów OEM korzystania z procesu rozruchu UEFI na komputerach PC, co zmniejszyło różnice. Jednak wersja EFI firmy Apple zawiera również kilka niestandardowych rozszerzeń, które są wykorzystywane podczas zwykłego procesu uruchamiania systemu macOS, w tym:
    • Sterownik systemu plików HFS Plus z obsługą lokalizacji bootloadera na podstawie właściwości „błogosławionego katalogu” i „błogosławionego pliku” woluminów HFS+. W związku z tym partycja systemowa EFI nie jest używana ani niezbędna do normalnego procesu uruchamiania systemu macOS.
    • Podstawowa struktura GUI przed uruchomieniem, w tym obsługa rysowania obrazów, kursora myszy i zdarzeń. Jest on używany przez FileVault 2 do wyświetlania ekranu logowania przed załadowaniem systemu operacyjnego.
    • Inne niestandardowe usługi EFI do zarządzania różnymi funkcjami oprogramowania układowego, takimi jak pamięć NVRAM komputera i argumenty rozruchowe.

Niektóre z tych różnic mogą stanowić przeszkodę zarówno w uruchamianiu macOS na sprzęcie innym niż Apple, jak i uruchamianiu alternatywnych systemów operacyjnych na komputerach Mac – Apple dostarcza tylko sterowniki dla swojego niestandardowego sprzętu dla macOS i Microsoft Windows (w ramach Boot Camp ); sterowniki dla innych systemów operacyjnych, takich jak Linux, muszą być napisane przez osoby trzecie, zwykle wolontariuszy entuzjastów wolnego oprogramowania .

Zarządzanie Prawami Cyfrowymi

Zarządzanie prawami cyfrowymi w architekturze Apple-Intel odbywa się za pośrednictwem „Dont Steal Mac OS X.kext”, czasami określanego jako DSMOS lub DSMOSX, pliku obecnego w wersjach systemu operacyjnego Mac OS X obsługujących technologię Intel . Jego obecność wymusza formę zarządzania prawami cyfrowymi , uniemożliwiając instalację systemu Mac OS X na standardowych komputerach PC. Nazwa kext jest odniesieniem do warunków licencji Mac OS X, które zezwalają na instalację tylko na sprzęcie Apple. Według Apple wszystko inne kradnie Mac OS X. Kext znajduje się w /System/Library/Extensions na woluminie zawierającym system operacyjny. Rozszerzenie zawiera funkcję jądra o nazwie page_transform(), która wykonuje deszyfrowanie AES programów „chronionych przez Apple”. System bez odpowiedniego klucza nie będzie w stanie uruchomić plików binarnych z ograniczeniami Apple, które obejmują Dock , Finder , loginwindow , SystemUIServer , mds , ATSServer , backupd , fontd , translate lub translate .

Po wstępnym ogłoszeniu pierwszych konfiguracji sprzętowych komputerów Mac z procesorami Intel, zgłaszających wśród składników systemu moduł Trusted Platform Module , uważano, że moduł TPM jest odpowiedzialny za obsługę ochrony DRM. Później okazało się, że tak nie jest. Klucze są w rzeczywistości zawarte w kontrolerze zarządzania systemem , składniku przeznaczonym wyłącznie dla komputerów Apple, i można je łatwo z niego pobrać. Te dwa 32-bajtowe klucze tworzą czytelny dla człowieka ciąg ASCII chroniony prawem autorskim przez Apple, ustanawiając kolejną możliwą linię obrony prawnej przed potencjalnymi twórcami klonów.

Wirtualizacja

Intel Core Duo (a później, w tym obecnego i5, i7, i9 i Xeon) procesory znaleźć w pomocy Intel Macs Intel VT-x , co pozwala na wysoką wydajność (near-native) wirtualizacji , która daje użytkownikowi możliwość uruchamiania i przełączać się między dwoma lub więcej systemami operacyjnymi jednocześnie, bez konieczności podwójnego rozruchu i uruchamiania tylko jednego systemu operacyjnego na raz.

Pierwszym oprogramowaniem wykorzystującym tę technologię był Parallels Desktop for Mac , wydany w czerwcu 2006 roku. Produkty do wirtualizacji Parallels umożliwiają użytkownikom korzystanie z instalacji systemu Windows XP i nowszych w trybie zwirtualizowanym podczas pracy z systemem OS X. VirtualBox to oprogramowanie do wirtualizacji firmy Oracle Corporation , który został wydany w styczniu 2007 roku. Dostępny dla systemu Mac OS X oraz innych systemów operacyjnych hosta, obsługuje technologię Intel VT-x i może obsługiwać wiele innych systemów operacyjnych gościa, w tym Windows XP i nowsze. Jest dostępny bezpłatnie w ramach licencji własnościowej lub licencji wolnego oprogramowania GPL i jest używany domyślnie podczas uruchamiania obrazów Docker w innych systemach operacyjnych

VMware oferuje produkt podobny do Parallels o nazwie Fusion , wydany w sierpniu 2007. Produkt do wirtualizacji VMware pozwala również użytkownikom korzystać z instalacji Windows XP i nowszych pod OS X.

Niezależnie od używanego produktu istnieją nieodłączne ograniczenia i spadki wydajności związane z korzystaniem ze zwirtualizowanego systemu operacyjnego gościa w porównaniu z natywnym systemem macOS lub uruchamianiem alternatywnego rozwiązania systemu operacyjnego oferowanego za pośrednictwem Boot Camp.

Zobacz też

Referencje i uwagi

Zewnętrzne linki