สถาปัตยกรรมแอปเปิล-อินเทล

สถาปัตยกรรม Apple –Intelเป็นชื่อที่ไม่เป็นทางการที่ใช้สำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลMacintosh ที่พัฒนาและผลิตโดยApple Inc.ซึ่งใช้ โปรเซสเซอร์ Intel x86แทนที่จะเป็น โปรเซสเซอร์ PowerPCและMotorola 68000 ("68k") ซีรีส์ที่ใช้ในรุ่นก่อนหน้า หรือApple silicon SoC ที่ใช้ ARMในรุ่นต่อมา^{[ 1 ]}เมื่อ Apple เปลี่ยนสถาปัตยกรรมของผลิตภัณฑ์ พวกเขาได้เปลี่ยนเฟิร์มแวร์จากOpen Firmwareที่ใช้ใน Mac ที่ใช้ PowerPC ไปเป็น Extensible Firmware Interface (EFI) ที่ออกแบบโดย Intel ด้วยการเปลี่ยนแปลงสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์เป็น x86 ทำให้ Mac สามารถบูตเข้าสู่ระบบปฏิบัติการ x86 ดั้งเดิมได้ (เช่นMicrosoft Windows ) ในขณะที่Intel VT-xนำมาซึ่งการจำลองเสมือน แบบใกล้เคียง กับ ระบบปฏิบัติการดั้งเดิมโดยใช้ macOSเป็นระบบปฏิบัติการโฮสต์

Apple ใช้สถาปัตยกรรมพีซีมาตรฐานแบบย่อยซึ่งรองรับmacOSและระบบปฏิบัติการอื่นๆ ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์และเฟิร์มแวร์ที่ต้องรองรับเพื่อใช้งานระบบปฏิบัติการบนฮาร์ดแวร์ Apple-Intel ได้แก่Extensible Firmware Interface ^{[ 2 ]}

ด้วยการเปลี่ยนแปลงทางสถาปัตยกรรม การเปลี่ยนแปลงเฟิร์มแวร์จึงกลายเป็นสิ่งจำเป็น^{[ 3 ]} Extensible Firmware Interface (EFI) เป็นเฟิร์มแวร์ที่ใช้แทน PC BIOSจาก Intel ออกแบบโดย Intel และ Apple เลือกใช้ EFI แทนOpen Firmwareที่ใช้ใน สถาปัตยกรรม PowerPCเนื่องจากระบบปฏิบัติการหลายระบบ เช่น Windows XP และ Windows Vista หลายเวอร์ชัน ไม่เข้ากันกับ EFI Apple จึงได้ออกเฟิร์มแวร์อัปเกรดที่มีCompatibility Support Moduleซึ่งให้การสนับสนุน BIOS แบบดั้งเดิมบางส่วนในผลิตภัณฑ์ Boot Camp ของตน

GUID Partition Table (GPT) เป็นมาตรฐานสำหรับการจัดวางโครงสร้างตารางพาร์ติชั่นบนฮาร์ดดิสก์จริง เป็นส่วนหนึ่งของมาตรฐาน Extensible Firmware Interface (EFI) ที่ Intel เสนอขึ้นมาเพื่อทดแทน BIOS ของพีซีรุ่นก่อนหน้า GPT เข้ามาแทนที่ Master Boot Record (MBR) ที่ใช้ใน BIOS

คอมพิวเตอร์ Mac ที่ใช้ชิป Intel สามารถบูตได้สองวิธี: โดยตรงผ่าน EFI หรือในโหมดความเข้ากันได้กับ BIOS แบบ "ดั้งเดิม" สำหรับการบูตหลายอุปกรณ์การกดปุ่ม "Option" ค้างไว้จะให้ตัวเลือกอุปกรณ์ที่สามารถบูตได้ ในขณะที่ตัวโหลดบูตrEFInd มักใช้เพื่อเพิ่มความสามารถในการกำหนดค่าเพิ่มเติม

ไม่สามารถใช้ Live USBรุ่นเก่ากับ Mac ที่ใช้ Intel ได้ เฟิร์มแวร์ EFI สามารถจดจำและบูตจากไดรฟ์ USB ได้ แต่ทำได้เฉพาะในโหมด EFI เท่านั้น เมื่อเฟิร์มแวร์เปลี่ยนเป็นโหมด BIOS จะไม่สามารถจดจำไดรฟ์ USB ได้อีกต่อไป เนื่องจากไม่มีไดรเวอร์ USB สำหรับโหมด BIOS ระบบปฏิบัติการหลายระบบ เช่น Windows และ Linux เวอร์ชันก่อนหน้า^{[หมายเหตุ 1 ]}สามารถบูตได้เฉพาะในโหมด BIOS หรือบูตได้ง่ายกว่าหรือทำงานได้ดีกว่าเมื่อบูตในโหมด BIOS ดังนั้นการบูตจาก USB บน Mac ที่ใช้ Intel จึงถูกจำกัดไว้ที่ macOS เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งสามารถบูตได้ง่ายผ่าน EFI

การบูตเข้าสู่ระบบปฏิบัติการที่ไม่ใช่ Mac สามารถทำได้โดยการกดปุ่ม Option ค้าง ไว้ทันทีหลังจากได้ยินเสียงสัญญาณเพื่อเลือกระบบปฏิบัติการอื่นที่ไม่ใช่ macOS ที่ผู้ใช้ต้องการบูต^{[ 4 ] [ 5 ]}

เมื่อวันที่ 5 เมษายน พ.ศ. 2549 Apple ได้เปิดให้ดาวน์โหลด เวอร์ชัน เบต้า สาธารณะ ของBoot Campซึ่งเป็นชุดเทคโนโลยีที่ช่วยให้ผู้ใช้ Mac ที่ใช้ Intel สามารถบูตWindows XP Service Pack 2 ได้ ^{[ 6 ]}เวอร์ชันที่ไม่ใช่เบต้าแรกของ Boot Camp รวมอยู่ในMac OS X v10.5 "Leopard" ^{[ 7 ]}

คอมพิวเตอร์ Mac ที่ใช้โปรเซสเซอร์ Intel มีฮาร์ดแวร์ที่คล้ายคลึงกับพีซีจากผู้ผลิตรายอื่น ๆ ที่มาพร้อมกับ ระบบปฏิบัติการ Microsoft WindowsหรือLinuxโดยเฉพาะอย่างยิ่งCPU , ชิปเซ็ตและGPUนั้นเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม คอมพิวเตอร์ Apple ยังมีฮาร์ดแวร์และการออกแบบเฉพาะบางอย่างที่ไม่พบในระบบของคู่แข่ง:

• ตัวควบคุมการจัดการระบบ (System Management Controller)เป็นชิป Apple แบบกำหนดเองที่ควบคุมฟังก์ชันต่างๆ ของคอมพิวเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับการจัดการพลังงานรวมถึงการจัดการปุ่มเปิดปิด การจัดการแบตเตอรี่ และเซ็นเซอร์ความร้อน เป็นต้น^{[ 8 ]}นอกจากนี้ยังมีบทบาทในแผนการป้องกันที่ใช้เพื่อจำกัดการบูต macOS เฉพาะฮาร์ดแวร์ของ Apple เท่านั้น (ดูการจัดการสิทธิ์ดิจิทัลด้านล่าง) Mac ที่ใช้ Intel ไม่ได้ใช้TPM
• อุปกรณ์อินพุตของแล็ปท็อป คอมพิวเตอร์ MacBookและMacBook Pro รุ่นแรกๆ ใช้ USBแบบภายในเป็นตัวเชื่อมต่อแป้นพิมพ์และแทร็กแพด^{[ 9 ]} ตั้งแต่ MacBook Airรุ่นปรับปรุงในปี 2013 Apple เริ่มใช้ ตัวควบคุม Serial Peripheral Interface แบบกำหนดเอง แทน^{[ 10 ]} MacBook Pro รุ่นปี 2016ยังใช้อุปกรณ์ USB ภายในแบบกำหนดเองที่เรียกว่า "iBridge" เป็นอินเทอร์เฟซสำหรับ Touch Bar และTouch IDรวมถึงกล้อง FaceTimeด้วย^{[ 11 ]} โดยทั่วไปแล้วแล็ปท็อปพีซีจะใช้การเชื่อมต่อแป้นพิมพ์ PS/2แบบเก่าภายในPS/2 เคยเป็นมาตรฐานสำหรับอุปกรณ์ชี้ตำแหน่งของแล็ปท็อปพีซี แม้ว่าจะมีอินเทอร์เฟซอื่นๆ อีกมากมาย รวมถึง USB ^{[ 12 ]} SMBusและI2C [ ^{13 ] ที่}อาจถูกใช้งานด้วย
• อาจรวมถึงโปรเซสเซอร์ Intel ที่เป็นเอกสิทธิ์เฉพาะของ Apple และอาจรองรับIntel Iris IGPU รวมถึงM-PCIeด้วย
• ฮาร์ดแวร์ที่กำหนดเองเพิ่มเติมอาจรวมถึงชิป GMUX ที่ควบคุมการสลับ GPU [ ^{14 ]}การใช้งานที่ไม่สอดคล้องของหน่วยเก็บข้อมูลโซลิดสเตต^{[ 15 ]}และการกำหนดค่าที่ไม่เป็นมาตรฐานของ^ระบบย่อยเสียง HD ^{[ 16 ]}
• รูปแบบแป้นพิมพ์มีความแตกต่างกันอย่างมากระหว่าง แป้นพิมพ์ ของ AppleและIBM PCแม้ว่าแป้นพิมพ์ PC จะสามารถใช้งานได้ในmacOSเช่นเดียวกับแป้นพิมพ์ Mac ในMicrosoft Windowsแต่ก็มีความแตกต่างในการใช้งานอยู่บ้าง ตัวอย่างเช่น ปุ่ม Alt(PC) และ(Mac) ทำงานเหมือนกัน เช่นเดียวกับปุ่ม(PC) และ(Mac) – แต่ตำแหน่งทางกายภาพของปุ่มเหล่านั้นจะสลับกัน นอกจากนี้ยังมีปุ่มเฉพาะสำหรับแต่ละแพลตฟอร์ม (เช่น) ซึ่งบางปุ่มอาจต้องใช้ซอฟต์แวร์ในการแมปใหม่เพื่อให้ได้ฟังก์ชันที่ต้องการ^{[ 17 ]}แป้นพิมพ์ขนาดกะทัดรัดและแป้นพิมพ์แล็ปท็อปของ Apple ยังขาดปุ่มบางปุ่มที่ถือว่าจำเป็นใน PC เช่นปุ่มเดินหน้าแม้ว่าบางปุ่มจะสามารถเข้าถึงได้ผ่านปุ่ม^{[ 18 ]}⌥ Option⊞ Win⌘ CommandPrt ScDeleteFn
• กระบวนการบูต Mac ที่ใช้ Intel ทั้งหมดใช้EFI เวอร์ชันใดเวอร์ชันหนึ่ง เป็นเฟิร์มแวร์บูต ในขณะที่แพลตฟอร์มนี้เปิดตัวในปี 2549 มันแตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับพีซีซึ่งเกือบทั้งหมดใช้BIOS แบบดั้งเดิม และการใช้งาน EFI ของ Apple ในตอนแรกไม่ได้ใช้งานCompatibility Support Moduleที่จะช่วยให้บูตระบบปฏิบัติการพีซีมาตรฐานในปัจจุบันได้ Apple ได้อัปเดตเฟิร์มแวร์ด้วยการสนับสนุน CSM พร้อมกับการเปิดตัวBoot Campในเดือนเมษายน 2549 ^{[ 19 ]}และนับตั้งแต่การเปิดตัวWindows 8ในปี 2555 Microsoftได้กำหนดให้ พันธมิตร OEMใช้กระบวนการบูต UEFI บนพีซี^{[ 20 ]}ซึ่งทำให้ความแตกต่างน้อยลง อย่างไรก็ตาม EFI เวอร์ชันของ Apple ยังรวมถึงส่วนขยายที่กำหนดเองบางอย่างที่ใช้ในระหว่างกระบวนการบูต macOS ปกติ ซึ่งรวมถึงสิ่งต่อไปนี้:
  • ไดรเวอร์สำหรับระบบไฟล์HFS PlusและAPFS พร้อมการสนับสนุนการค้นหาบูตโหลดเดอร์โดยอิงจากคุณสมบัติ "ไดเร็กทอรีที่ได้รับอนุญาต" และ "ไฟล์ที่ได้รับอนุญาต" ของวอลุ่ม HFS+ และ APFS ^{[ 21 ]} ดังนั้น พาร์ติชั่นระบบ EFIจึงไม่ได้ถูกใช้หรือจำเป็นสำหรับกระบวนการบูต macOS ปกติ^{[ 19 ]}
  • เฟรมเวิร์ก GUI ก่อนบูตขั้นพื้นฐาน รวมถึงการสนับสนุนการวาดภาพ เคอร์เซอร์เมาส์ และเหตุการณ์ต่างๆ เฟรมเวิร์กนี้ใช้โดยFileVault 2เพื่อแสดงหน้าจอเข้าสู่ระบบก่อนโหลดระบบปฏิบัติการ^{[ 22 ]}
  • บริการ EFI อื่นๆ ที่ไม่ได้มาตรฐานสำหรับการจัดการคุณสมบัติเฟิร์มแวร์ต่างๆ เช่นNVRAM ของคอมพิวเตอร์ และอาร์กิวเมนต์การบูต^{[ 23 ]}

ความแตกต่างบางประการเหล่านี้อาจเป็นอุปสรรคต่อการใช้งาน macOS บนฮาร์ดแวร์ที่ไม่ใช่ของ Appleและการบูตระบบปฏิบัติการทางเลือกบนคอมพิวเตอร์ Mac – Apple ให้ไดรเวอร์สำหรับฮาร์ดแวร์เฉพาะของตนเองสำหรับmacOSและMicrosoft Windows เท่านั้น (เป็นส่วนหนึ่งของBoot Camp ) ส่วนไดรเวอร์สำหรับระบบปฏิบัติการอื่นๆ เช่นLinuxจำเป็นต้องเขียนโดยบุคคลที่สาม ซึ่งโดยปกติจะเป็นอาสาสมัครผู้เชี่ยวชาญ ด้านซอฟต์แวร์เสรี

การจัดการสิทธิ์ดิจิทัลในสถาปัตยกรรม Apple–Intel ทำได้โดยใช้ไฟล์ "Dont Steal Mac OS X.kext" ซึ่งบางครั้งเรียกว่า DSMOS หรือ DSMOSX เป็นไฟล์ที่มีอยู่ในระบบปฏิบัติการmacOS เวอร์ชันที่รองรับ Intel การมีอยู่ของไฟล์นี้บังคับใช้การจัดการสิทธิ์ดิจิทัลรูปแบบหนึ่ง ป้องกันไม่ให้ติดตั้ง macOS บนพีซีทั่วไป ชื่อของ kext อ้างอิงถึงเงื่อนไขใบอนุญาตของ macOS โดยใช้ชื่อที่ใช้สำหรับระบบปฏิบัติการในขณะนั้น ซึ่งอนุญาตให้ติดตั้งบนฮาร์ดแวร์ของ Apple เท่านั้น ตามที่ Apple ระบุ สิ่งอื่นใดถือเป็นการขโมย macOS ไฟล์ kext อยู่ที่ /System/Library/Extensions บนไดรฟ์ที่มีระบบปฏิบัติการ^{[ 24 ]}ส่วนขยายนี้มีฟังก์ชันเคอร์เนลที่เรียกว่าpage_transform()ซึ่งทำการ ถอดรหัส AESของโปรแกรมที่ "ป้องกันโดย Apple" ระบบที่ไม่มีคีย์ที่ถูกต้องจะไม่สามารถเรียกใช้ไบนารีที่ Apple จำกัดไว้ได้ ซึ่งรวมถึงDock , Finder , loginwindow , SystemUIServer , mds , ATSServer , backupd , fontd , translate หรือ translated [ ^{25 ] หาก}การตรวจสอบล้มเหลว จะมีการแสดงบทกวีสั้นๆ ว่า "การตรวจสอบกรรมของคุณในวันนี้: กาลครั้งหนึ่งนานมาแล้ว มีผู้ใช้คนหนึ่งบ่นว่าระบบปฏิบัติการที่มีอยู่ของเขานั้นแย่มาก เขาคิดว่าการขโมยระบบปฏิบัติการที่ทำงานได้ดีกว่านั้นจะดีกว่า แต่กลับพบว่าฮาร์ดแวร์ของเขาเสื่อมลง โปรดอย่าขโมย Mac OS! จริงๆ แล้วมันไม่เท่เลย (C) Apple Computer, Inc."

หลังจากการประกาศครั้งแรกเกี่ยวกับการกำหนดค่าฮาร์ดแวร์ Mac ที่ใช้ Intel โดยรายงานว่ามีTrusted Platform Moduleอยู่ในส่วนประกอบของระบบ เชื่อกันว่า TPM มีหน้าที่จัดการการป้องกัน DRM แต่ต่อมาพิสูจน์ได้ว่าไม่ใช่เช่นนั้น คีย์นั้นบรรจุอยู่ในSystem Management Controllerซึ่งเป็นส่วนประกอบเฉพาะของคอมพิวเตอร์ Apple และสามารถดึงออกมาได้ง่ายจากส่วนประกอบนี้^{[ 26 ]}คีย์ 32 ไบต์สองตัวนี้ประกอบกันเป็นสตริง ASCII ที่มนุษย์อ่านได้ ซึ่งได้รับการคุ้มครองลิขสิทธิ์โดย Apple ^{[ 27 ]}ซึ่งเป็นการสร้างแนวทางการป้องกันทางกฎหมายอีกทางหนึ่งที่เป็นไปได้ต่อผู้ผลิตเครื่องลอกเลียนแบบ

โปรเซสเซอร์ที่พบในเครื่อง Mac ที่ใช้ Intel รองรับIntel VT-xซึ่งช่วยให้การจำลองเสมือน มีประสิทธิภาพสูง (ใกล้เคียงกับประสิทธิภาพดั้งเดิม) ทำให้ผู้ใช้สามารถเรียกใช้งานและสลับไปมาระหว่างระบบปฏิบัติการสองระบบขึ้นไปพร้อมกันได้ แทนที่จะต้องบูตแบบสองระบบและเรียกใช้งานระบบปฏิบัติการเพียงระบบเดียวในแต่ละครั้ง

ซอฟต์แวร์เวอร์ชวลไลเซชันตัวแรกสำหรับ Intel Mac คือParallels Desktop for Macซึ่งวางจำหน่ายในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2549 ^{[ 28 ]}ผลิตภัณฑ์เวอร์ชวลไลเซชันของ Parallels อนุญาตให้ผู้ใช้ใช้งาน Windows XP และเวอร์ชันที่ใหม่กว่าในโหมดเวอร์ชวลไลเซชันขณะใช้งาน macOS VirtualBoxเป็นซอฟต์แวร์เวอร์ชวลไลเซชันอีกตัวหนึ่งที่พัฒนาโดย Innotek (ปัจจุบันคือOracle Corporation ) ซึ่งมีการเปิดตัวเบต้าสาธารณะครั้งแรกสำหรับ Mac OS X ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2550 ^{[ 29 ]} รองรับ VT-x และสามารถเรียกใช้ระบบปฏิบัติการแขกอื่นๆ ได้หลายระบบ รวมถึง Windows XP และ เวอร์ชันที่ใหม่กว่า มีให้ใช้งานฟรีภายใต้ใบอนุญาตกรรมสิทธิ์หรือGPL ^{[ 30 ]}

VMwareยังมีผลิตภัณฑ์เวอร์ชวลไลเซชันสำหรับ Mac ที่แข่งขันกับ Parallels ที่เรียกว่าFusionซึ่งเปิดตัวในเดือนสิงหาคม 2550 ^{[ 31 ]}ผลิตภัณฑ์เวอร์ชวลไลเซชันของ VMware ยังอนุญาตให้ผู้ใช้ใช้การติดตั้ง Windows XP และเวอร์ชันที่ใหม่กว่าภายใต้ macOS ได้อีกด้วย

ไม่ว่าจะใช้ผลิตภัณฑ์ใดก็ตาม การใช้ระบบปฏิบัติการเสมือน (guest OS) ย่อมมีข้อจำกัดและประสิทธิภาพที่ลดลงเมื่อเทียบกับการใช้ macOS ดั้งเดิม หรือการบูตระบบปฏิบัติการทางเลือกอื่นผ่าน Boot Camp

• การเปลี่ยนผ่านของ Mac ไปใช้โปรเซสเซอร์ Intel