M1-Prozessor: Apples Notebook-SoC soll die Konkurrenz abhängen

Jan-Frederik Timm
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M1-Prozessor: Apples Notebook-SoC soll die Konkurrenz abhängen
Bild: Apple

Der schnellste CPU-Kern, die schnellste integrierte GPU und die höchste Leistung pro Watt: Apple begleitet die Vorstellung des ersten eigenen Notebook-SoC mit Superlativen, geizt aber mit Details. Der Apple M1 kommt ab heute im MacBook Air, dem MacBook Pro 13 Zoll und dem Mac mini zum Einsatz. 16 GB RAM sind das Maximum.

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Apple hatte den Abschied von Intel auf der ersten virtuellen WWDC im Juni in Aussicht gestellt, bis Ende 2022 soll der Wechsel von Intel auf eigene Chips im gesamten Mac-Portfolio vollzogen worden sein. Bereits seit Juni konnten Entwickler ein erstes Dev Kit auf Basis des A12X für iPads beziehen um ihre Software fit zu machen, mit dem Apple M1 entlässt der Konzern zum Jahresende jetzt wie angekündigt den ersten eigenen Notebook-Prozessor auf ARM-Basis in die Serie. Und der hat es laut Apple in sich.

SoC mit DRAM auf dem Package

Der in 5 nm bei TSMC gefertigte, 16 Milliarden Transistoren schwere Prozessor ist wie viele der jüngsten Entwicklungen ein SoC, vereint er doch CPU, GPU und I/O-Funktionalitäten in einem Chip. Auch Apples T2-Chip, Thunderbolt-3-Funktionalitäten für zwei Ports und ein Bildprozessor (ISP) sind im Apple M1 untergebracht. Alle ausführenden Einheiten haben über Apples Unified Memory Architecture direkten Zugriff auf den RAM, der direkt auf dem Package sitzt.

Der RAM sitzt bei Apple M1 direkt auf dem Package
Der RAM sitzt bei Apple M1 direkt auf dem Package (Bild: Apple)

8-Kern-CPU mit „den schnellsten Kernen der Welt“

Die CPU in Apple M1 besitzt acht Kerne, wobei vier besonders schnell und die vier anderen besonders effizient rechnen sollen. Den Hochleistungskern nennt Apple selbstbewusst „den schnellsten CPU-Kerne der Welt“ auf dem Segment der „Niedrig-Energie-Chips“. Die vier schnellen Kerne beherrschen kein SMT, bieten je 192 KB Cache für Instruktionen, 128 KB Cache für Daten und greifen auf 12 MB L2-Cache (Shared) zu. Die vier effizienten Kerne nutzen wiederum 128 KB Cache für Instruktionen und 64 KB Cache für Daten je Kern und greifen auf 4 MB L2-Cache (Shared) zu.

Ohne den Konkurrenten beim Namen zu nennen, stellt Apple für die CPU in Apple M1 mehr als die doppelte Leistung bei 10 Watt Leistungsaufnahme oder dieselbe Spitzenleistung bei nur einem Viertel des Verbrauchs in Aussicht. Insgesamt will Apple die Leistung pro Watt gegenüber dem aktuellen Industriestandard um den Faktor drei gesteigert haben.

Kaum Details zu den Testmethoden

(Wenig detaillierte) Informationen zu den Testmethoden verrät Apple in den Fußnoten zur Pressemitteilung. Welche Software oder welches Konkurrenzprodukt genau zum Einsatz kam, ist nicht ersichtlich.

“World’s fastest CPU core in low-power silicon”: Testing conducted by Apple in October 2020 using preproduction 13-inch MacBook Pro systems with Apple M1 chip and 16GB of RAM measuring peak single thread performance of workloads taken from select industry standard benchmarks, commercial applications, and open source applications. Comparison made against the highest-performing CPUs for notebooks, commercially available at the time of testing. Performance tests are conducted using specific computer systems and reflect the approximate performance of MacBook Pro.

Mit der „schnellsten integrierten GPU der Welt“

Auch bei der Beschreibung der Apple M1 integrierte GPU geizt Apple nicht mit Superlativen. „Bis zu“ acht GPU-Kerne sollen bis zu 128 Execution Units (also 16 pro Kern) enthalten und damit bis zu 2,6 TFLOPS an Leistung erreichen.

Apple M1
Apple M1 (Bild: Apple)

Bei welcher Genauigkeit, sagt Apple noch nicht, verspricht bei 10 Watt Leistungsaufnahme aber die doppelte Leistung wie der aktuelle Wettbewerber und bei dessen Spitzenleistung eine um zwei Drittel reduzierte Leistungsaufnahme. Die GPU in Apple M1 sei damit die schnellste in integrierte PC-GPU der Welt.

Wahl bei GPU und RAM

Apple M1 wird es allem Anschein nach immer mit 8-Kern-CPU, aber mit unterschiedlichen GPUs geben. Wie die technischen Spezifikationen des neuen MacBook Air verraten, wird es neben der 8-GPU-Kern- auch eine 7-GPU-Kern-Variante mit dann 112 Exection Units geben. Beim MacBook Pro 13 Zoll mit Apple M1 gibt es immer die größere Version.

Die Wahl hat der Kunde auch beim Speicher, den CPU und GPU gleichermaßen nutzen. Beim MacBook Air und MacBook Pro 13“ gibt es beide SoC-Versionen mit 8 oder 16 GB, 32 GB stehen nicht zur Auswahl. Angaben zu den Taktraten macht Apple weder bei der CPU, noch der GPU noch beim Speicher.

Gegenüber der letzten Generation MacBook mit Intel-CPUs sieht Apple die neue Generation bei der CPU-Leistung um bis zu 250 Prozent, der GPU-Leistung um bis zu 500 Prozent und um bis zu 1.400 Prozent bei Machine-Learning-Applikationen zulegen. Dank der gestiegenen Effizienz, auch in Folge der Kombination vieler bisher separater Komponenten in einem SoC, seien darüber hinaus längere Akkulaufzeiten als zuvor möglich.

Handfeste Benchmarks stehen noch aus

Wie schnell Apple M1 im Vergleich zu Intel Core in aktuellen Macs ist, bleibt hingegen abzuwarten. Schon bei den SoCs für iPhone und iPad hatte Apple wiederholt Tests herangezogen, die mit üblichen Leistungsvergleichen wenig zu tun haben. Allerdings werden Apples M-SoCs in Zukunft auch ausschließlich im eigenen Ökosystem unter macOS zum Einsatz kommen und dort mit Sicherheit optimal angesprochen werden können, so dass ein Vergleich auf anderer Basis schwer fällt.

Nicht nativ für Apples SoCs programmierte Anwendungen werden zu Anfang auf einen Emulator setzen, der zwar bereits bei der Installation und nicht erst beim Ausführen zum Einsatz kommt, aber mit Sicherheit Leistung kosten wird. Hier werden erst Tests zeigen, wie es um die Leistung von Apple M1 in bekannten Anwendungen im Vergleich zu bekannten Macs steht.

Apple M1 ab sofort erhältlich

Mit neuen Versionen von MacBook Air, MacBook Pro 13 Zoll und Mac mini sollen erste Produkte die versprochene Leistung bereits in Kürze unter Beweis stellen. Interessenten können sie ab sofort bestellen. Die Auslieferung startet bereits am kommenden Dienstag den 17. November.

Serie Erhältlich mit
Apple M1 Intel Core
MacBook Air
MacBook Pro 13
MacBook Pro 16
iMac
iMac Pro
Mac Pro
Mac mini
Stand 10. November 2020

Weitere Details zum Apple M1 im nachgelagerten Bericht Apple M1: Was Apple Silicon im Mac kann und was noch nicht.