Apple-Intel-arkitektur

Den här artikeln handlar om arkitekturen för Intel-baserade Apple-datorer. För information om övergången till den här arkitekturen, se Mac-övergång till Intel-processorer .

Apple –Intel-arkitekturen eller Mactel , är ett inofficiellt namn som används för Macintosh -persondatorer som utvecklats och tillverkats av Apple Inc. som använder Intel x86 -processorer, snarare än PowerPC och Motorola 68000 ("68k")-serien processorer som användes i sina föregångare eller de ARM-baserade Apple silicon SoCs som användes i deras efterföljare. Med förändringen i arkitekturen blev en förändring av firmware nödvändig; Apple valde det Intel- Extensible Firmware Interface (EFI) som dess jämförbara komponent med Open Firmware som används på dess PowerPC-arkitekturer, [ och som den firmwarebaserade ersättningen för PC BIOS från Intel. Med förändringen av processorarkitekturen till x86 fick Mac-datorer möjligheten att starta upp i x86-native operativsystem (som Microsoft Windows ), medan Intel VT-x förde med sig närmast naturlig virtualisering med macOS som värdoperativsystem.

Teknologier

Bakgrund

Apple använder en delmängd av standard-PC-arkitekturen , som ger stöd för Mac OS X och stöd för andra operativsystem. Maskinvaru- och firmwarekomponenter som måste stödjas för att köra ett operativsystem på Apple-Intel-hårdvara inkluderar Extensible Firmware Interface .

EFI- och GUID-partitionstabellen

Huvudartiklar: Extensible Firmware Interface och GUID-partitionstabell

Med förändringen i arkitekturen blev en förändring av firmware nödvändig. Extensible Firmware Interface (EFI) är den firmware-baserade ersättningen för PC BIOS från Intel. Designad av Intel, valdes den av Apple för att ersätta Open Firmware , som används på PowerPC- arkitekturer. Eftersom många operativsystem, som Windows XP och många versioner av Windows Vista, är inkompatibla med EFI, släppte Apple en firmware-uppgradering med en kompatibilitetssupportmodul som ger en delmängd av traditionellt BIOS-stöd med sin Boot Camp- produkt.

GUID Partition Table (GPT) är en standard för layouten av partitionstabellen på en fysisk hårddisk. Det är en del av EFI-standarden (Extensible Firmware Interface) som föreslagits av Intel som en ersättning för det tidigare PC-BIOS. GPT ersätter Master Boot Record (MBR) som används med BIOS.

Startar

Till Mac-operativsystem

Intel Mac-datorer kan starta på två sätt: direkt via EFI, eller i ett "legacy" BIOS-kompatibilitetsläge. För multibooting , om du håller ned "Option" får du ett urval av startbara enheter, medan rEFInd bootloader vanligtvis används för extra konfigurerbarhet.

Legacy Live USB kan inte användas på Intel Mac-datorer; EFI-firmwaren kan känna igen och starta från USB-enheter, men den kan bara göra detta i EFI-läge – när den fasta programvaran växlar till BIOS-läge känner den inte längre igen USB-enheter, på grund av bristen på en USB-drivrutin i BIOS-läge. Många operativsystem, som tidigare versioner av Windows och Linux, kunde bara startas i BIOS-läge, eller var lättare att starta eller prestera bättre när de startade i BIOS-läge, och därför var USB-start på Intel-baserade Mac-datorer under en tid i stort sett begränsad till Mac OS X , som enkelt kan startas upp via EFI.

Till icke-Mac-operativsystem

Huvudartikel: Boot Camp (mjukvara)

Mac Mini med Intel Core

Den 5 april 2006 gjorde Apple tillgänglig för nedladdning av en offentlig betaversion av Boot Camp , en samling tekniker som tillåter användare av Intel-baserade Mac-datorer att starta upp Windows XP Service Pack 2. Den första icke-betaversionen av Boot Camp ingår i Mac OS X v10.5 , "Leopard." Före introduktionen av Boot Camp, som tillhandahåller de flesta hårdvarudrivrutiner för Windows XP, var drivrutiner för XP svåra att hitta.

Linux kan också startas med Boot Camp.

Skillnader från vanliga datorer

Intel-baserade Mac-datorer använder mycket liknande hårdvara som datorer från andra tillverkare som levereras med Microsoft Windows eller Linux operativsystem. Speciellt processorer , chipset och GPU:er är helt kompatibla. Men Apple-datorer inkluderar även vissa anpassade hårdvaru- och designval som inte finns i konkurrerande system:

• System Management Controller är ett anpassat Apple-chip som styr olika funktioner på datorn relaterade till strömhantering , inklusive hantering av strömbrytaren, hantering av batteri och termiska sensorer, bland annat. Det spelar också en roll i skyddsschemat som används för att begränsa uppstart av macOS till Apple-hårdvara (se Digital Rights Management nedan). Intel-baserade Mac implementerar inte TPM .
• Inmatningsenheter för bärbar dator. Tidiga MacBook- och MacBook Pro -datorer använde en intern variant av USB som en sammankoppling mellan tangentbord och styrplatta . Sedan 2013 års översyn av MacBook Air började Apple använda en anpassad seriellt perifert gränssnittskontroll istället. 2016 MacBook Pro använder dessutom en anpassad intern USB-enhet kallad "iBridge" som ett gränssnitt till Touch Bar och Touch ID- komponenter, såväl som FaceTime-kameran . Bärbara datorer använder i allmänhet en intern variant av den äldre PS/2- tangentbordsanslutningen. PS/2 brukade också vara standarden för pekdon för bärbara datorer, även om en mängd andra gränssnitt, inklusive USB, SMBus och I2C , också kan användas.
• Ytterligare anpassad hårdvara kan inkludera ett GMUX-chip som styr GPU-växling , icke-kompatibla implementeringar av solid-state-lagring och icke-standardiserade konfigurationer av HD Audio- undersystem.
• Tangentbordslayouten har betydande skillnader mellan Apple och IBM PC-tangentbord . Medan PC-tangentbord kan användas i macOS , såväl som Mac-tangentbord i Microsoft Windows , uppstår vissa funktionella skillnader. Till exempel Alt (PC) och ⌥ Option (Mac) på samma sätt; detsamma gäller för ⊞ Win (PC) och ⌘ Command (Mac) – men den fysiska platsen för dessa nycklar är omvänd. Det finns också nycklar som är exklusiva för varje plattform (t.ex. Prt Sc ), av vilka några kan kräva ommappning av programvara för att uppnå önskad funktion. Kompakta tangentbord och tangentbord för bärbara datorer från Apple saknar också några tangenter som anses nödvändiga på datorer, till exempel den framåtriktade Delete -tangenten , även om några av dem är tillgängliga via Fn -tangenten.
• Startprocess. Alla Intel-baserade Mac-datorer har använt någon version av EFI som startfirmware. När plattformen debuterade 2006 stod den i skarp kontrast till datorer, som nästan universellt använde äldre BIOS , och Apples implementering av EFI implementerade initialt inte kompatibilitetsstödmodulen som skulle tillåta uppstart av moderna standardoperativsystem för PC. Apple uppdaterade den fasta programvaran med CSM-stöd med lanseringen av Boot Camp i april 2006, och sedan lanseringen av Windows 8 2012 har Microsoft krävt sina OEM- partners att använda UEFI-startprocessen på datorer, vilket gjorde skillnaderna mindre. Apples version av EFI innehåller dock även några anpassade tillägg som används under vanlig macOS-startprocess, som inkluderar följande:
  • Drivrutiner för HFS Plus- och APFS -filsystemen med stöd för att lokalisera starthanteraren baserat på egenskaperna "blessed directory" och "blessed file" för HFS+- och APFS-volymer. EFI -systempartitionen används därför inte eller behövs för vanlig macOS-startprocess.
  • Rudimentär pre-boot GUI-ramverk, inklusive stöd för bildritning, muspekare och händelser. Detta används av FileVault 2 för att visa inloggningsskärmen innan operativsystemet laddas.
  • Andra icke-standardiserade EFI-tjänster för att hantera olika firmware-funktioner såsom datorns NVRAM och startargument.

Vissa av dessa skillnader kan utgöra hinder både för att köra macOS på icke-Apple-maskinvara och för att starta alternativa operativsystem på Mac-datorer – Apple tillhandahåller endast drivrutiner för sin anpassade hårdvara för macOS och Microsoft Windows (som en del av Boot Camp ); drivrutiner för andra operativsystem som Linux måste skrivas av tredje part, vanligtvis frivilliga gratisprogramentusiaster .

Digital rättighetshantering

Digital rättighetshantering i Apple–Intel-arkitekturen åstadkoms via "Dont Steal Mac OS X.kext", ibland kallad DSMOS eller DSMOSX, en fil som finns i Intel-kompatibla versioner av Mac OS X - operativsystemet . Dess närvaro upprätthåller en form av digital rättighetshantering, vilket förhindrar att Mac OS X installeras på vanliga datorer. Namnet på kext är en referens till Mac OS X-licensvillkoren, som endast tillåter installation på Apples hårdvara. Enligt Apple stjäl allt annat Mac OS X. Kext finns på /System/Library/Extensions på volymen som innehåller operativsystemet. Tillägget innehåller en kärnfunktion som heter page_transform() som utför AES- dekryptering av "äppleskyddade" program. Ett system som saknar en korrekt nyckel kommer inte att kunna köra de Apple-begränsade binärfilerna, som inkluderar Dock , Finder , loginwindow , SystemUIServer , mds , ATSServer , backupd , fontd , translate eller translated . Om kontrollen misslyckas visas en kort dikt med texten "Din karmacheck för idag: Det var en gång en användare som gnällde, hans befintliga operativsystem var så blind att han skulle göra bättre om han piratkopierar ett operativsystem som körde bra, men fann sitt hårdvara avvisades. Snälla stjäl inte Mac OS! Verkligen, det är så otäckt. (C) Apple Computer, Inc."

Efter det första tillkännagivandet av de första Intel-baserade Mac-hårdvarukonfigurationerna, som rapporterade en Trusted Platform Module bland systemkomponenter, trodde man att TPM är ansvarig för att hantera DRM-skyddet. Det visade sig senare att det inte var fallet. Nycklarna finns faktiskt i System Management Controller , en komponent exklusivt för Apple-datorer, och kan enkelt hämtas från den. Dessa två 32-byte nycklar bildar en mänskligt läsbar ASCII-sträng som är upphovsrättsskyddad av Apple, och etablerar ytterligare en möjlig rättslig försvarslinje mot blivande klontillverkare.

Virtualisering

Intel Core Duo (och senare, inklusive nuvarande i5, i7, i9 och Xeon)-processorer som finns i Intel Mac-datorer stöder Intel VT-x , vilket möjliggör högpresterande (nästan inbyggd) virtualisering som ger användaren möjlighet att köra och växla mellan två eller flera operativsystem samtidigt, istället för att behöva dubbelstarta och bara köra ett operativsystem åt gången.

Den första programvaran som drog fördel av denna teknik var Parallels Desktop för Mac, som släpptes i juni 2006. Parallels virtualiseringsprodukter tillåter användare att använda installationer av Windows XP och senare i ett virtualiserat läge medan de kör OS X. VirtualBox är virtualisering programvara från Oracle Corporation , som släpptes i januari 2007. Tillgänglig för Mac OS X såväl som andra värdoperativsystem, den stöder Intel VT-x och kan köra flera andra gästoperativsystem, inklusive Windows XP och senare. Det är tillgängligt kostnadsfritt under antingen en egen licens eller GPL fri programvara licens och används som standard när du kör Docker -avbildningar av andra operativsystem

VMware erbjuder en produkt som liknar Parallels som heter Fusion , släppt augusti 2007. VMwares virtualiseringsprodukt tillåter också användare att använda installationer av Windows XP och senare under OS X.

Oavsett vilken produkt som används finns det inneboende begränsningar och prestandastraff för att använda ett virtualiserat gäst-OS jämfört med det inbyggda macOS eller att starta en alternativ OS-lösning som erbjuds via Boot Camp.

Se även

• Mac övergång till Intel-processorer

externa länkar

• Intel EFI-implementering med öppen källkod, kodnamn 'Tiano'