Введение
Архитектура Apple–Intel, или Mactel, — неофициальное название, используемое для моделей Macintosh, использующих процессоры Intel x86, в отличие от процессоров PowerPC и Motorola 68000 ("68k"), применявшихся в предыдущих моделях, или ARM-процессоров Apple silicon, используемых в последующих моделях. С переходом Apple к новой архитектуре продуктов, прошивка была изменена с Open Firmware, использовавшейся в Mac на базе PowerPC, на расширяемый интерфейс прошивки (EFI), разработанный Intel. Благодаря переходу на архитектуру x86, Mac получили возможность загружаться в операционные системы, изначально предназначенные для x86 (например, Microsoft Windows), а технология Intel VT-x обеспечила почти нативную виртуализацию с macOS в качестве хост-системы.
the [[processor design
The Apple–Intel architecture, or Mactel, is an unofficial name used for Macintosh personal computers developed and manufactured by Apple Inc. that use Intel x86 processors, rather than the PowerPC and Motorola 68000 ("68k") series processors used in their predecessors or the ARM based Apple silicon SoCs used in their successors. As Apple changed the architecture of its products, they changed the firmware from the Open Firmware used on PowerPC based Macs to the Intel designed Extensible Firmware Interface (EFI). With the change in processor architecture to x86, Macs gained the ability to boot into x86 native operating systems (such as Microsoft Windows), while Intel VT x brought near native virtualization with macOS as the host OS.
Предыстория
Apple использует подмножество стандартной архитектуры ПК, обеспечивающее поддержку Mac OS X и других операционных систем. Для запуска операционной системы на аппаратном обеспечении Apple Intel необходимо поддерживать такие компоненты аппаратного и прошивочного обеспечения, как расширяемый интерфейс прошивки (EFI).
Таблица разделов EFI и GUID
С изменением архитектуры потребовалось изменение прошивки. Extensible Firmware Interface (EFI) – это прошивка, заменяющая BIOS для ПК, разработанная Intel. Apple выбрала EFI для замены Open Firmware, используемой в архитектурах PowerPC. Поскольку многие операционные системы, такие как Windows XP и некоторые версии Windows Vista, несовместимы с EFI, Apple выпустила обновление прошивки с модулем поддержки совместимости, предоставляющим подмножество функций традиционного BIOS в составе продукта Boot Camp. GUID Partition Table (GPT) – это стандарт для организации таблицы разделов на физическом жестком диске. Он является частью стандарта Extensible Firmware Interface (EFI), предложенного Intel в качестве замены устаревшего BIOS для ПК. GPT заменяет Master Boot Record (MBR), используемый с BIOS.
Для операционных систем Mac
Intel Macs могут загружаться двумя способами: непосредственно через EFI или в режиме совместимости с устаревшим BIOS. Для многозагрузки удержание клавиши "Option" позволяет выбрать загрузочное устройство, а загрузчик rEFInd обычно используется для расширенных настроек. Загрузочные Live USB-накопители нельзя использовать на Intel Macs; прошивка EFI может распознавать и загружаться с USB-накопителей, но только в режиме EFI. При переключении прошивки в режим BIOS она перестает распознавать USB-накопители из-за отсутствия USB-драйвера для этого режима. Многие операционные системы, такие как более ранние версии Windows и Linux, могли загружаться только в режиме BIOS, или их загрузка и работа были проще или эффективнее в этом режиме, поэтому загрузка с USB на Intel Mac в течение некоторого времени была в основном ограничена Mac OS X, которую можно легко загрузить через EFI.
Для операционных систем, не относящихся к Mac
5 апреля 2006 года компания Apple предоставила для скачивания публичную бета-версию Boot Camp – набора технологий, позволяющего пользователям компьютеров Mac на базе процессоров Intel загружать Windows XP Service Pack 2. Первая не-бета версия Boot Camp включена в Mac OS X v10.5, "Leopard". До появления Boot Camp, который обеспечивал большинство драйверов оборудования для Windows XP, найти драйверы для XP было сложно. С помощью Boot Camp также можно загружать Linux.
Отличия от стандартных ПК
Компьютеры Mac на базе Intel используют очень похожее аппаратное обеспечение, как и ПК от других производителей, поставляемые с операционными системами Microsoft Windows или Linux. В частности, процессоры, чипсеты и графические процессоры полностью совместимы. Однако компьютеры Apple также включают в себя некоторые собственные аппаратные компоненты и дизайнерские решения, которые не встречаются в конкурирующих системах: System Management Controller (СМК) — это собственный чип Apple, который управляет различными функциями компьютера, связанными с управлением питанием, включая обработку нажатия кнопки питания, управление батареей и тепловыми датчиками, среди прочего. Он также играет роль в схеме защиты, предназначенной для ограничения загрузки macOS на аппаратном обеспечении Apple (см. Управление цифровыми правами ниже). Mac на базе Intel не реализует TPM. Устройства ввода для ноутбуков. Первые компьютеры MacBook и MacBook Pro использовали внутренний вариант USB в качестве интерфейса для подключения клавиатуры и трекпада. Начиная с ревизии MacBook Air 2013 года, Apple начала использовать собственный контроллер Serial Peripheral Interface. MacBook Pro 2016 года дополнительно использует собственное внутреннее USB-устройство под названием «iBridge» в качестве интерфейса для компонентов Touch Bar и Touch ID, а также для FaceTime Camera. В ноутбуках PC обычно используется внутренний вариант устаревшего интерфейса клавиатуры PS/2. PS/2 также ранее был стандартом для устройств указания в ноутбуках PC, хотя могут использоваться и различные другие интерфейсы, включая USB, SMBus и I2C. Дополнительное собственное оборудование может включать в себя чип GMUX, который управляет переключением графических процессоров, реализации твердотельной памяти, не соответствующие стандартам, и нестандартные конфигурации подсистемы HD Audio. Раскладка клавиатуры имеет значительные различия между клавиатурами Apple и IBM PC. В то время как клавиатуры PC можно использовать в macOS, а клавиатуры Mac — в Microsoft Windows, возникают некоторые функциональные различия. Например, клавиши (PC) и (Mac) функционируют аналогично; то же самое верно для (PC) и (Mac) — однако физическое расположение этих клавиш перевернуто. Существуют также клавиши, эксклюзивные для каждой платформы (например, ), некоторые из которых могут потребовать переназначения программного обеспечения для достижения желаемой функции. Компактные и ноутбучные клавиатуры Apple также лишены некоторых клавиш, которые считаются необходимыми на ПК, таких как клавиша «вперед», хотя некоторые из них доступны через клавишу . Процесс загрузки. Все Mac на базе Intel используют ту или иную версию EFI в качестве загрузочной прошивки. В момент выхода платформы в 2006 году это резко контрастировало с ПК, которые почти повсеместно использовали устаревшую BIOS, а реализация EFI от Apple изначально не включала модуль поддержки совместимости (CSM), который позволил бы загружать современные стандартные операционные системы PC. Apple обновила прошивку с поддержкой CSM с выпуском Boot Camp в апреле 2006 года, а после выпуска Windows 8 в 2012 году Microsoft потребовала от своих OEM-партнеров использовать процесс загрузки UEFI на ПК, что уменьшило различия. Однако версия EFI от Apple также включает в себя некоторые собственные расширения, которые используются во время обычной загрузки macOS, в том числе: Драйверы для файловых систем HFS Plus и APFS с поддержкой определения местоположения загрузчика на основе свойств «благословленного каталога» и «благословленного файла» томов HFS+ и APFS. Таким образом, системный раздел EFI не используется и не требуется для обычной загрузки macOS. Другие нестандартные службы EFI для управления различными функциями прошивки, такими как NVRAM компьютера и аргументы загрузки. Некоторые из этих различий могут создавать препятствия как для запуска macOS на оборудовании, не принадлежащем Apple, так и для загрузки альтернативных операционных систем на компьютерах Mac. Apple предоставляет драйверы только для своего собственного оборудования для macOS и Microsoft Windows (в рамках Boot Camp); драйверы для других операционных систем, таких как Linux, должны быть написаны сторонними разработчиками, обычно энтузиастами свободного программного обеспечения, работающими на добровольных началах.
System Management Controller is a custom Apple chip that controls various functions of the computer related to power management, including handling the power button, management of battery and thermal sensors, among others. It also plays a part in the protection scheme deployed to restrict booting macOS to Apple hardware (see Digital Rights Management below). Intel based Mac doesn't implement TPM. Laptop input devices. Early MacBook and MacBook Pro computers used an internal variant of USB as a keyboard and trackpad interconnect. Since the 2013 revision of MacBook Air, Apple started to use a custom Serial Peripheral Interface controller instead. The 2016 MacBook Pro additionally uses a custom internal USB device dubbed "iBridge" as an interface to the Touch Bar and Touch ID components, as well as the FaceTime Camera. PC laptops generally use internal variant of the legacy PS/2 keyboard interconnect. PS/2 also used to be the standard for PC laptop pointing devices, although a variety of other interfaces, including USB, SMBus, and I2C, may also be used. Additional custom hardware may include a GMUX chip that controls GPU switching, non compliant implementations of solid state storage and non standard configurations of HD Audio subsystem. Keyboard layout has significant differences between Apple and IBM PC keyboards. While PC keyboards can be used in macOS, as well as Mac keyboards in Microsoft Windows, some functional differences occur. For example, the (PC) and (Mac) keys function equivalently; the same is true for (PC) and (Mac) – however, the physical location of those keys is reversed. There are also keys exclusive for each platform (e. g. ), some of which may require software remapping to achieve the desired function. Compact and laptop keyboards from Apple also lack some keys considered essential on PCs, such as the forward key, although some of them are accessible through the key. Boot process. All Intel based Macs have been using some version of EFI as the boot firmware. At the time the platform debuted in 2006, it was in a stark contrast to PCs, which almost universally employed legacy BIOS, and Apple's implementation of EFI did not initially implement the Compatibility Support Module that would allow booting contemporary standard PC operating systems. Apple updated the firmware with CSM support with the release of Boot Camp in April 2006, and since the release of Windows 8 in 2012, Microsoft has required its OEM partners to use UEFI boot process on PCs, which made the differences smaller. However, Apple's version of EFI also includes some custom extensions that are utilized during regular macOS boot process, which include the following:
Drivers for the HFS Plus and APFS file systems with support locating the bootloader based on the "blessed directory" and "blessed file" properties of HFS+ and APFS volumes. The EFI System Partition is thus not used or necessary for regular macOS boot process. Other non standard EFI services for managing various firmware features such as the computer's NVRAM and boot arguments. Some of these differences can pose as obstacles both to running macOS on non Apple hardware and booting alternative operating systems on Mac computers – Apple only provides drivers for its custom hardware for macOS and Microsoft Windows (as part of Boot Camp); drivers for other operating systems such as Linux need to be written by third parties, usually volunteer free software enthusiasts.
Виртуализация
Процессоры в компьютерах Intel Mac поддерживают технологию Intel VT-x, обеспечивающую высокопроизводительную (почти нативную) виртуализацию, позволяющую пользователю одновременно запускать и переключаться между двумя или более операционными системами, вместо необходимости двойной загрузки и запуска только одной операционной системы за раз. Первым программным обеспечением для виртуализации на Intel Mac был Parallels Desktop for Mac, выпущенный в июне 2006 года. Продукты виртуализации Parallels позволяют пользователям использовать установки Windows XP и более поздних версий в виртуализированном режиме при работе в macOS. VirtualBox – еще одна программа для виртуализации, изначально разработанная компанией Innotek (сейчас Oracle Corporation), первая публичная бета-версия для Mac OS X была выпущена в апреле 2007 года. Она поддерживает VT-x и может запускать множество других гостевых операционных систем, включая Windows XP и более поздние версии. Программа доступна бесплатно под собственной лицензией или лицензией GPL. VMware также предлагает продукт виртуализации для Mac, конкурирующий с Parallels, под названием Fusion, выпущенный в августе 2007 года. Продукт виртуализации VMware также позволяет пользователям использовать установки Windows XP и более поздних версий в macOS. Независимо от используемого продукта, использование виртуализированной гостевой ОС всегда сопряжено с определенными ограничениями и снижением производительности по сравнению с нативной macOS или загрузкой альтернативной ОС через Boot Camp.