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Apples M1 Chip – Die erwartete Sensation?

MacBookAir mit M1 Chip Foto: Privat

Ende November veröffentlichte Apple seinen neuen M1-Chip und was soll man sagen die Fachpresse und auch die nicht-Fachpresse waren begeistert, auffällig begeistert waren vor allem die Ruhrbarone in Person von Stefan Laurin, der sogar schrieb „Mit dem M1 hat Apple einen Chip, der unsere Computer schneller macht als die der anderen Hersteller.„  und „Freunde, die Apple bislang eher albern fanden, überlegen sich nun, umzusteigen. Die Leistung des M1 – und die bald kommenden anderen ARM-Prozessoren werden noch schneller sein – überzeugt.“ Von unserem Gastautor Marius Zima.

Aber ist Apple hier wirklich ein „Wunder“ gelungen oder wie gut ist der M1 Chip von Apple wirklich?

Fangen wir mit dem wichtigsten an, kein Gamer muss sich sorgen, dass seine CPU plötzlich von Apple überholt wird in den meisten Fällen sind die aktuellen Ryzen 5000er CPUs von AMD und zumindest i7 und i9 CPUs von Intel für Desktops deutlich schneller als die M1 CPU von Apple, allerdings muss man hier fairerweise anmerken, dass es sich bei den Topmodellen von Intel und AMD auch um reine Desktop CPUs auf x64 Architektur handelt die im Betrieb 100 – 150 Watt Leistung benötigen. Also liebe Gamer, ja ihr habt weiter die schnellsten CPUs, allerdings benötigt ihr eure Fancy Wasserkühlungen oder gigantischen Lüfter mit 6 und mehr Heat Pipes um diese CPUs zu kühlen.

Genau hier setzt die neue CPU von Apple an, sie wird vermutlich auch unter Last niemals mehr als 20 Watt Leistung benötigen und eignet sich daher natürlich perfekt für Laptops. Aber natürlich gibt es auch von AMD als auch von Intel Chips, welche für den Laptopeinsatz optimiert sind, was ist nun anders an dem Chip von Apple?

Die Antwort lautet ARM. In den letzten Wochen ist dieser Begriff immer wieder aufgetreten und gilt von vielen als die Art der „neuen“ Prozessoren, welche die x64 Prozessoren von Intel und AMD ablösen wird. So ganz ist diese Bezeichnung nicht richtig, zum einen ist ARM keine neue Technologie, denn die Architektur welche ARM nutzt (ja ARM ist eine Firma und keine Technologie) basiert auf dem RISC Prinzip, als einfache Erklärung sollte reichen, dass RISC Prozessoren Informationen deutlich einfacher und weniger Komplex verarbeiten als CISC Prozessoren wie die Prozessoren von AMD und Intel.

Sehr stark vereinfacht ist der Befehlssatz, mit dem ein solcher Prozessor angesteuert wird, weniger Komplex als der eines klassischen Prozessors. Dies bedeutete, dass ARM Prozessoren für einfache Rechenoperationen deutlich weniger Energie benötigen als x64 Prozessoren, schlicht und einfach, weil sie weniger Transistoren benötigen. Und der Energieverbrauch ist abhängig von drei Eigenschaften eines Chips, der Menge der Transistoren und der Größe von diesen und der Frequenz, mit der er betrieben wird (meist in Gigahertz angegeben). Weniger Transistoren machen Chips in der Regel auch deutlich günstiger in der Herstellung, weswegen besonders Smartphones und Tablets seit jeher auf ARM Chips setzen und vor allem aber die geringe Energieaufnahme als Hauptverwendungsgrund haben, denn weniger Energieaufnahme bedeutet weniger Akkuleistung, die benötigt wird, ein Problem welches Desktop PCs natürlich nicht haben.

Bis 2020 galt daher folgendes Bild, auf iPhones, iPads (A13, A12 usw. Chips) und Android Geräten (Qualcomm Snapdragon, Samsung Exynos usw.) liefen ARM Chips schon immer, während auf Desktop PCs und Laptops in der Regel x64 Chips liefen, da hier eine deutlich höhere Leistung notwendig war, denn in der Regel waren zumindest die neusten x64 Chips stets leistungsfähiger als jeder ARM Chip. Man könnte also sagen der ARM war der Diesel, das Arbeitstier untern den CPUs was

< wenig Strom fraß und der x64er der Benziner, der im Supersportwagen bzw. Gaming PCs und Konsolen zum Einsatz kam.

Genau dies will Apple mit dem M1 Chip ändern. Nie war das Ziel einen Konkurrenten zu Wassergekühlten Hochleistungs-CPUs zu entwickeln, aber eine schnelle und vor allem eine wenig Energiehungrige CPU für den Alltag zu entwickeln und genau hier hat Apple abgeliefert.

Der M1 Chip wird nicht nur der erste Chip mit 5 Nanometer Transistorgröße für Laptops und Desktops sein, etwas was bislang nur Samsung und Qualcomm bei Mobilen CPUs geschafft haben, nein der M1 Chip zeigt auch eine brachiale Singlecore Leistung.

Apple M1 Chip im Cinebench 23 (Single Core) Benchmark im Vergleich mit einer der aktuell schnellsten x64 CPUs dem Ryzen 7 5800X. Quelle: Apple M1 vs. AMD Ryzen 7 5800X – Benchmark und Technische Daten (cpu-monkey.com)

Für den Laien Singlecore Leistung zeigt an, wie schnell eine CPU rechnet, wenn eine Operation nur auf einem Kern ausgeführt wird. Der Apple M1 Chip hat allerdings 8 Kerne im big.LITTLE Prinzip, sprich auf dem M1 Chip von Apple sind zwei Quadcore Systeme verbaut und der Prozessor wählt je nach benötigter Leistung das Leistungsstarke oder das sparsame System aus, so kann der Apple Chip Energie sparen, wenn er nicht unter Last ist, eine Funktion welche es sonst auch nur bei Smartphone CPUs zu finden gibt, zudem ist auch der Apple M1 Chip als System on a Chip konzipiert sprich er bringt noch eine eigene GPU und weitere Chips mit, welche bei einem Desktop PC eher auf dem Motherboard oder in einer eigenen Grafikkarte verbaut sind. Allerdings ist dies für Laptop nichts neues.

Was allerdings neu ist, ist die Leistung dieser GPU, denn Apple hat es hier wohl geschafft die schnellste interne Grafikeinheit zu verbauen die es am Laptopmarkt gibt, so wird sowohl die intere Grafikeinheit der Intel U-Prozessoren geschlagen als auch einige externe GPUs kleinerer Laptops wie die MX350 von nVidia, was durchaus beeindruckend ist. Allerdings muss man Apple Jüngern hier die Illusion nehmen, dass sie den schnellsten Gaming Laptop bekommen würden, eine nVidia GPU der 2000er Reihe zerlegt den Apple M1 Chip in Gaming Laptops noch immer.

Also was ist das Fazit, wie gut ist der Apple M1 Chip wirklich und ist er wirklich die angekündigte Revolution? Die Antwort ist Jein.

Auf der einen Seite hat Apple den vermutlich besten Laptop Prozessor aller Zeiten entwickelt, welcher ein gutes Gesamtpaket bildet, in vielen Dingen sind andere Systeme besser, es gibt schnellere Prozessoren z.B. die Ryzen 5000er Reihe von AMD für Desktops und selbst einige Ryzen 4000er Laptop-CPUs von AMD schlagen in bestimmten Bereichen wie Multicore Performance noch deutlich die Apple CPU, aber als Allrounder für die meisten Anwendungen wenn Themen wie Gaming, Videoschnitt und 3D Produktion keine Rolle spielen dürfte die Apple CPU wirklich MacBooks in eine ganz andere Liga katapultieren und bei manchen Anwendungen jedem Desktop PC Konkurrenz machen. Zudem dürfte Apple für einige Monate das Monopol über 5nm Transistoren im Laptopmarkt halten, denn TSMC produziert wohl aktuell erstmal exklusiv für Apple in dem Verfahren und wird dies für AMD erst mit der neusten Modellgeneration tun. Und bislang sind nur TSMC und Samsung in der Lage in dieser Größenordnung zu produzieren. *

Aber ist der Einsatz von ARM Prozessoren nun eine Revolution und müssen wir damit rechnen, dass ARM Prozessoren Stück für Stück außerhalb des Gaming Bereichs alle anderen Prozessoren ersetzen? Die Antwort ist vielleicht, so klar ist das noch nicht, in Zeiten des Klimawandels ist es schwer zu erklären das moderne Rechenzentren so viel Strom verbrauchen, wie ein kleines Dorf, weswegen Microsoft und Amazon bereits daran arbeiten ARM Chips auch in ihren Rechenzentren einzusetzen, um den Stromverbrauch massiv zu senken. Allerdings wird diese Umstellung nicht so einfach, was auch viele Apple User merken werden, denn jedes Programm was nicht für einen ARM Prozessor geschrieben wurde muss umfassend emuliert werden und wird ggf. nicht so funktionieren wie bei einem x64 Prozessor oder zumindest deutlich langsamer. Die Frage ist ob Apples Marktanteil reicht, dass viele Programmierer sich diesen Aufwand machen werden, Microsoft tut es schon.

Apples neue CPU ist gut und in Anbetracht der Tatsache, dass Intel mit Apple einen Großkunden verliert insbesondere für Intel keine gute Nachricht, vor allem nachdem man bereits im Herbst diesen Jahres von quasi allen aktuellen Ryzen CPUs überholt wurde, allerdings ist der M1 Chip nicht der Messias den Stefan Laurin beschreibt, es ist in vielen Einsatzzwecken eine der stärksten Laptop CPUs auf dem Markt und sicherlich der mit Abstand beste Allrounder auf dem Markt, aber grade für den Preis der Produkte ist es keinesfalls eine Revolution. Interessanter wird aber die Entscheidung von Apple wie sie in Zukunft ihre Produkte aufziehen, jetzt wo alle wichtigen Apple Produkte ARM-Chips besitzen steht nichts mehr im Weg Programme für alle Systeme kombiniert zu entwickeln, denn Software, die auf dem iPhone läuft kann nun viel einfacher für MacOS entwickelt werden und vice versa, wer weiß vielleicht wird es in wenigen Jahren sogar MacBooks mit iOS geben und genau dann wird es Zeit für einen neuen Artikel. Aber für die Gamer und PC-Master Race Fraktion gibt es zumindest vorerst eine beruhigende Nachricht, eure Ryzen 5000er Serie CPU und eure nVidia 3000er GPU lassen Apple noch immer alt aussehen, sofern ihr eines dieser Produkte überhaupt ergattern konntet, aber das ist ein anderes Thema.

*Apple, Qualcomm und AMD produzieren ihre Chips nicht vollständig selbst sondern lassen diese teilweise oder ganz von externen Unternehmen fertigen. Hier sind aktuell nur Samsung und TSMC in der Lage Transistoren in der Größe von 5nm zu fertigen. Intel produziert seine CPUs fast vollständig selbst und scheitert aktuell scheinbar noch an dieser Hürde.

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