22. JunindDas Jahr 2020 war für Apple ein sehr wichtiger Meilenstein mit der Ankündigung einer brandneuen Reihe von benutzerdefinierten Desktop- und mobilen CPUs mit der Marke „Apple Silicon“. Bis zu diesem Zeitpunkt und sogar zum Zeitpunkt des Schreibens war Apple eine Partnerschaft mit Intel eingegangen, um CPUs für seine Laptop- und Desktop-Produkte wie das MacBook Pro und das Mac Pro bereitzustellen. Mit der Ankündigung dieser neuen Reihe von kundenspezifischem Silizium plant Apple, von den von Intel bereitgestellten CPUs zu Gunsten von Prozessoren überzugehen, die unabhängig entwickelt und hergestellt werden sollen.
Apple behauptet eine große Anzahl von Verbesserungen mit Apple Silicon - Image: Apple
Apple hat bereits mit großem Erfolg eigene kundenspezifische Mikroprozessoren für seine iPhones entwickelt und hergestellt. Kein Wunder, dass Apple diese Anerkennung jetzt durch die Ausrichtung auf den Markt für mobile und Desktop-CPUs verstärken möchte. Dieser Schritt ist weiter gerechtfertigt durch den völligen Mangel an Innovation und Fortschritten von Intel in letzter Zeit, nicht nur bei den Desktop-CPU-Aufstellungen, sondern auch auf dem Laptop-CPU-Markt, auf dem Parameter wie Effizienz an erster Stelle stehen. Intel hatte gut dokumentierte Probleme mit der gezielten Umstellung auf den 10-nm-Herstellungsprozess, sodass die meisten seiner Produkte derzeit noch bei 14 nm stecken bleiben. Umso wichtiger ist der Übergang von Intel zu Apples eigenem Silicon für ein Unternehmen mit einem Ruf wie dem von Apple.
Apple Silicon
Wir haben bereits die Grundlagen von behandelt Apple Silicon und was es für Intel bedeutet In diesem Artikel, aber im heutigen Inhaltsartikel finden Sie eine Reihe neuer Informationen zu Apple Silicon, einschließlich des ersten Produkts, das Apple offiziell unter dem Markennamen Apple Silicon hergestellt hat. Apple Silicon ist im Grunde genommen eine Reihe von Prozessoren, über die Apple die volle Kontrolle hat, sei es in Bezug auf Design, Herstellung, Produktion, Leistung, Optimierung oder was Sie haben. Apple ist bestrebt, die Benutzererfahrung und Leistung seiner Laptop- und Desktop-Produkte mit dieser Reihe von CPUs exponentiell zu verbessern, da diese Produkte aufgrund des Mangels an signifikanten Leistungssteigerungen seitens Intel etwas stagniert haben.
Apple Silicon verfolgt bei der Herstellung der Prozessoren selbst einen völlig anderen Ansatz als Intel. Im Gegensatz zu Intel-Prozessoren, die auf der x86-Architektur basieren, basiert Apple seine benutzerdefinierten CPUs auf der ARM-Architektur, die eine Reihe von Vor- und Nachteilen bietet, die später in diesem Artikel erläutert werden. Apple kombiniert die ARM-Architektur mit dem 5-nm-Herstellungsprozess von Apple und möchte kundenspezifische Mikroprozessoren herstellen, die das Angebot von Intel nicht nur in Bezug auf Leistung, sondern auch in Bezug auf Effizienz übertreffen, was für Laptop-Produkte wie die MacBook-Serie von großer Bedeutung ist.
Apple M1 Chip
Apples erstes Produkt unter dem Markennamen Apple Silicon kam am 10. Novemberth, 2020 mit dem Namen Apple M1. Dies ist ein benutzerdefinierter Chip, der von Apple basierend auf der ARM-Architektur entwickelt und auf dem 5-nm-Prozessknoten hergestellt wurde. Apple M1 verspricht den Benutzern von Laptops und Desktops, die die Leistung dieses Chips nutzen, branchenführende Leistung, leistungsstarke Funktionen und eine unglaubliche Effizienz. Als System on a Chip (SoC) kombiniert der M1 eine Reihe leistungsstarker Technologien zu einem einzigen Chip in einem wirklich interessanten und innovativen Design, das weder von Intel noch von AMD zuvor gesehen wurde. Ganz zu schweigen davon, dass M1 der erste Personal Computer-Chip ist, der mit dem 5-nm-Prozessknoten gebaut wurde.
Der Apple M1 ist die erste CPU, die unter dem Markennamen Apple Silicon veröffentlicht wurde - Image: Apple
Apple hat eine Reihe mutiger Behauptungen hinsichtlich der prognostizierten Leistung und Effizienz des Apple M1-Chips aufgestellt. Laut Apple verfügt der M1 über den weltweit schnellsten CPU-Kern aus Silizium mit geringem Stromverbrauch, die weltweit beste Leistung pro Watt, die weltweit schnellste integrierte Grafik in einem PC und die bahnbrechende Leistung beim maschinellen Lernen mit der Apple Neural Engine. Apple behauptet, dass der M1 den größten Sprung aller Zeiten für den Mac liefert.
Produkte
Zum Zeitpunkt des Schreibens hat Apple den M1-Chip für drei seiner gängigen Konsumgüter veröffentlicht. Der Apple Mac Mini, das MacBook Air und das MacBook Pro 13 bieten jetzt eine Konfiguration mit dem Apple M1-Chip anstelle der zuvor in diesen Produkten vorherrschenden x86-CPU-Angebote von Intel. Tatsächlich entfernt Apple die Intel-basierten MacBooks und Mac-Produkte nicht abrupt, sondern diese Produkte sollen mindestens zwei Jahre lang in derselben Reihe nebeneinander existieren. Apple hat für seine Produktlinien eine Übergangsfrist geplant, die derzeit voraussichtlich rund zwei Jahre dauern wird. Bis zum Ende dieser Übergangszeit sollen alle Apple-Geräte mit Apple Silicon-Prozessoren anstelle der Intel x86-Prozessoren betrieben werden.
Der mit Apple M1 ausgestattete Mac Mini kostet ab 699 US-Dollar, das MacBook Air ab 999 US-Dollar und das MacBook Pro ab 1299 US-Dollar.
Die ersten 3 Produkte mit dem Apple M1 Chip im Inneren - Bild: Apple
Kernarchitektur und Design
Bisher benötigte ein Mac- oder MacBook-Produkt mehrere Chips, um alle Funktionen nutzen zu können. Mehrere Komponenten wie CPU, Speicher, GPU, E / A und Sicherheitskomponenten mussten im Produkt zusammengebaut und miteinander verbunden werden, um die maximale Leistung zu erzielen, die das Produkt beansprucht. Der Apple M1-Chip ist ein einzelnes System-on-a-Chip (SoC), das eine Reihe wichtiger Komponenten in einem einzigen kleinen Paket kombiniert und ein hohes Maß an Integration bietet, das für eine höhere Effizienz und Leistung von entscheidender Bedeutung ist. Der M1-Chip verfügt über satte 16 Milliarden Transistoren. Dies ist die höchste Anzahl von Transistoren, die Apple jemals in einen einzelnen Chip gesteckt hat.
Die Haupt-CPU im M1-Chip enthält 8 Kerne - Bild: Apple
Das Herzstück des M1 ist eine 8-Kern-CPU, die sowohl auf Leistung als auch auf Effizienz ausgelegt ist. Aus diesem Grund verfügt es über vier Hochleistungskerne und vier Hochleistungskerne, mit denen der M1-Chip bei Bedarf Leistung gegen Effizienz eintauschen kann. Apple behauptet, dass sein Hochleistungskern der schnellste CPU-Kern der Welt ist, wenn es um Silizium mit geringem Stromverbrauch geht. Daher sollten Multithread-Workloads für diese Kerne ein Kinderspiel sein. Die hocheffizienten Kerne verbrauchen ein Zehntel der Leistung der schnelleren Kerne, während die Leistungsbasis beibehalten wird. Diese Kerne führen leichte Aufgaben und Hintergrundanwendungen aus, während die Hochleistungskerne die anspruchsvollsten Workloads bewältigen.
In einem nicht überraschenden Schritt hat Apple die GPU auch in den M1-Chip integriert, was die Behauptung von Apple, der M1 sei ein vollständiges „System auf einem Chip“, weiter verstärkt. Die integrierte GPU des M1 zielt darauf ab, ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Effizienz herzustellen, das für mobile Produkte wie das MacBook von entscheidender Bedeutung ist. Die GPU besteht ebenfalls aus 8 Kernen und kann laut Apple fast 25.000 Threads gleichzeitig ausführen. Apple behauptet außerdem, dass dies der fortschrittlichste Grafikprozessor ist, den sie jemals gebaut haben.
Der M1 verfügt außerdem über eine 16-Kern-Neural-Engine, die in das Kerndesign des Prozessors integriert ist. Die Neural Engine ist anscheinend in der Lage, massive 11 Billionen Operationen pro Sekunde auszuführen, was eine große Hilfe bei Anwendungen für maschinelles Lernen und KI sein kann. Diese neuronale Engine in Kombination mit der hervorragenden integrierten GPU des M1 macht sie zu einem hervorragenden Bearbeitungs- und Rendering-Kandidaten in Apps wie Final Cut Pro. Die neue Neural Engine bietet eine bis zu 15-mal schnellere Leistung beim maschinellen Lernen als frühere Mac-Produkte.
Apple hat auch den Systemspeicher mit den übrigen Chipkomponenten des M1 vereinheitlicht. Der RAM des Mac Mini oder MacBook wird jetzt direkt in den Chip selbst integriert, sodass eine direkte Verbindung zur CPU und anderen Komponenten im SoC besteht. Die UMA behauptet, den Speicher mit hoher Bandbreite und geringer Latenz in einem einzigen Pool innerhalb eines benutzerdefinierten Pakets zu vereinen, damit alle Komponenten des SoC auf dieselben Daten zugreifen können, ohne sie zwischen mehreren Speicherpools zu kopieren. Integrierter RAM hat jedoch einen großen Nachteil, da der RAM jetzt vom Benutzer nicht aktualisiert oder ausgetauscht werden kann.
Alle Komponenten wurden eng in ein kleines SoC-Paket integriert - Bild: Apple
Verbesserungen gegenüber x86 Intel-Prozessoren
Die Entscheidung von Apple, von Intel zu einer eigenen ARM-basierten CPU-Reihe überzugehen, wurde hauptsächlich von drei Hauptfaktoren bestimmt.
Effizienz
Basierend auf dem alternden 14-nm-Prozess sind die Intel-CPUs in den aktuellen MacBooks und Mac-Produkten äußerst ineffizient, was insbesondere bei Laptops zu Problemen mit hohem Stromverbrauch und thermischer Drosselung führt. Diese Probleme haben die potenzielle Leistung der MacBook- und Mac-Produkte beeinträchtigt, und Apple war mit dem Mangel an Innovation von Intel hier sicherlich nicht zufrieden.
Mit der Einführung des M1-Chips behauptet Apple eine satte 3-mal höhere Leistung pro Watt im Vergleich zu den CPUs der letzten Generation. Dadurch kann der SoC in den MacBooks kühler laufen und im Vergleich zu Intel x86-basierten CPUs viel weniger Strom verbrauchen. Durch das Entfernen jeglicher thermischer Einschränkungen kann der M1-Chip sein maximales Leistungspotential auch ohne aktive Kühlung erreichen, wie dies beim Mac Mini und beim MacBook Air der Fall ist.
Bis zu 3x CPU-Leistung pro Watt verspricht hohe Effizienz - Bild: Apple
Noch beeindruckender ist die jetzt massiv verbesserte Akkulaufzeit der neuen M1-basierten MacBooks. Apple behauptet, im 13-Zoll-MacBook Pro bis zu 17 Stunden drahtloses Surfen im Internet und 20 Stunden Filmwiedergabe zu haben. Dies sind lächerliche Zahlen, die in Bezug auf die ersten Tests genau zu sein scheinen. Diese erstaunliche Akkulaufzeit ist ein direktes Ergebnis der verbesserten Effizienz des Apple M1-Chips.
Geschwindigkeit
Der M1 Chip ist nicht nur ein Meister in Sachen Effizienz, sondern auch in Sachen Rohleistung. Die engmaschige Struktur des SoC in Kombination mit dem Design von Hochleistungs- und Hochleistungskernen bietet im Vergleich zum Intel-Äquivalent der vorherigen Generation eine bis zu 2-mal schnellere CPU-Leistung. Noch beeindruckender ist die Tatsache, dass nur 25% der Leistung verbraucht werden, die der PC-Chip im selben Szenario verbraucht hat. Dies spricht Bände über die Leistung und Effizienz des M1-Chips nicht nur heute, sondern auch in Zukunft.
Die CPU-Leistung hat im Vergleich zu MacBooks der letzten Generation exponentiell zugenommen - Bild: Apple
Apple hat außerdem behauptet, dass die im M1 integrierte GPU eine deutlich höhere Grafikleistung als der neueste PC-Laptop-Chip für bis zu 2-fache Grafikgeschwindigkeit bietet. Es schlägt oder passt nicht nur zu diesem PC-Gegenstück, sondern verbraucht auch nur 33% der Leistung, die der PC-Chip im selben Szenario verwendet hat. Mit 2,6 Teraflops Durchsatz behauptet Apple, dass der M1 die weltweit schnellste integrierte Grafik in einem PC hat. Effizienz und Leistung wie diese, kombiniert mit der umfangreichen Optimierungsarbeit, für die Apple bekannt ist, können es dem M1 und zukünftigen Apple Silicon-Produkten extrem schwer machen, sich gegen die PC-Konkurrenten zu behaupten.
Laut Apple bietet der M1 aufgrund all dieser Verbesserungen eine bis zu 3,5-mal schnellere CPU-Leistung, eine bis zu 6-mal schnellere GPU-Leistung und ein bis zu 15-mal schnelleres maschinelles Lernen und ermöglicht gleichzeitig eine bis zu 2-mal längere Akkulaufzeit als die vorherige Generation Macs.
Optimierung
Apple ist ein Unternehmen, das gerne alle Aspekte des Produktionsprozesses in Bezug auf seine eigenen Produkte kontrolliert. Da Apple bereits über ein eigenes Betriebssystem verfügt, kann Apple durch die Herstellung von benutzerdefinierten CPUs und anderen für dieses Betriebssystem maßgeschneiderten Komponenten die Erfahrung des Endbenutzers erheblich optimieren. Apple kann die Leistung des M1-Chips an die Anforderungen und Erwartungen des Betriebssystems und seiner Apps anpassen, während es dem Betriebssystem viel leichter fällt, mit dem M1-Chip und seinen verschiedenen Komponenten zu sprechen. Dies ermöglicht ein viel höheres Maß an Granularität und Kontrolle, was zu einer viel besseren Erfahrung führen kann, als dies bisher mit Intel-CPUs möglich war.
Darüber hinaus ist das macOS Big Sur so konzipiert, dass es alle Funktionen und Leistungen des M1-Chips voll ausnutzt, da Apple behauptet, es sei die leistungsstärkste Software, die jemals auf der fortschrittlichsten Hardware aller Zeiten ausgeführt wurde. M1 und Big Sur versprechen nicht nur blitzschnelle Leistung und Funktionen wie Instant Wake, sondern bieten dem Gerät auch ein hohes Maß an Sicherheit, indem sie alles in das Apple-Ökosystem einbinden.
Durch die Übernahme der Kontrolle über den gesamten Produktions- und Entwicklungsprozess konnte Apple eine Vielzahl von benutzerdefinierten Technologien in den Apple M1-Chip einführen, darunter:
- Apples neuester Bildsignalprozessor (ISP) für qualitativ hochwertigere Videos mit besserer Rauschunterdrückung, größerem Dynamikbereich und verbessertem automatischen Weißabgleich.
- Die neueste sichere Enklave für erstklassige Sicherheit.
- Ein leistungsstarker Speichercontroller mit AES-Verschlüsselungshardware für eine schnellere und sicherere SSD-Leistung.
- Hocheffiziente, hocheffiziente Mediencodierungs- und -decodierungs-Engines für hohe Leistung und verlängerte Akkulaufzeit.
- Ein von Apple entwickelter Thunderbolt-Controller mit Unterstützung für USB 4, Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 40 Gbit / s und Kompatibilität mit mehr Peripheriegeräten als je zuvor.
Diese benutzerdefinierten Technologien ergänzen eine vielversprechende Liste benutzerdefinierter Funktionen, die Apple in seine Apple Silicon-Prozessoren integriert.
Die Neural Engine profitiert stark von Optimierungen in der Software - Image: Apple
Überleitung
Apple plant nach dieser Ankündigung sofort, diesen Übergang sowohl für die Entwickler als auch für die Endbenutzer so reibungslos und problemlos wie möglich zu gestalten. Vor diesem Hintergrund hat Apple die Option gewählt, die Macs auf Basis von Intel-CPUs weiterhin auf dem Markt zu halten und gleichzeitig neue Macs auf Basis von Apple Silicon einzuführen. Dieses Zusammenleben wird sich als treibende Kraft für den von Apple geplanten nahtlosen Übergang erweisen. Bis Ende dieses Jahres können wir davon ausgehen, dass Macs auf Basis von Apple Silicon auf den Markt kommen werden, während die auf Intel basierenden Macs vorerst auch den Markt teilen werden. Der vollständige Übergang wird ungefähr zwei Jahre dauern, wenn alles nach Plan verläuft.
Apple hat geeignete Schritte unternommen, um seine vorhandenen Anwendungen auf das neue Ökosystem zu portieren, das auf dem neuen Silizium basiert. Mit macOS Big Sur hat Apple den Entwicklern XCode 12 zur Verfügung gestellt, das über integrierte Tools wie native Compiler, Editoren und Debugging-Tools verfügt. Apple behauptet, dass die meisten Entwickler mit dieser Suite ihre Anwendungen in wenigen Tagen auf Apple Silicon-basierte Macs portieren können. Apple hat außerdem Universal 2-Anwendungsbinärdateien eingeführt, mit denen Entwickler eine einzige App erstellen können, die sowohl mit den neueren Macs auf Apple Silicon-Basis als auch mit den älteren Macs auf Intel-Basis kompatibel ist. Mit der Übergangstechnologie von Rosetta 2 können Benutzer die vorhandenen Apps verwenden, die nicht aktualisiert wurden. Diese Programme ermöglichen den nahtlosen Übergang von Intel zu Apple-eigenen CPUs.
Zukunft
Während niemand mit Sicherheit sagen kann, wie die Zukunft von Apple Silicon-Produkten aussehen wird, scheinen die Dinge sicherlich in die richtige Richtung zu gehen, wenn der Start noch bevorsteht. Apple hat mit dem M1 ein extrem starkes Standbein im CPU-Bereich etabliert, und obwohl es noch kein direkter Rivale zu den leistungsstärksten Desktop-CPUs ist, ist die Leistung und Effizienz, die es derzeit bietet, in aktuellen Laptop-Produkten beispiellos. In Kombination mit der umfassenden Optimierung, zu der Apple in der Lage ist, ist der M1 zum Zeitpunkt des Schreibens eine gute Wahl für potenzielle Käufer.
Das gesamte Apple Silicon-Ökosystem steckt jedoch noch in den Kinderschuhen und befindet sich in einer Übergangsphase. Potenzielle Käufer möchten möglicherweise einen Schritt zurücktreten und die Situation ein wenig analysieren, bevor sie eine Entscheidung treffen. Der erste Versuch von Apple, ein eigenes kundenspezifisches Silizium zu entwickeln, hat uns im Vergleich zu Intel-Gegenstücken der letzten Generation zu exponentiellen Verbesserungen bei Leistung, Effizienz und Akkulaufzeit geführt größere Sprünge und vielleicht sogar zu geringeren Kosten. Ganz zu schweigen davon, dass das gesamte Übergangssystem noch perfekt ausgebügelt werden muss, da Benutzer einige frühe Fehler bei verschiedenen professionellen und Verbraucheranwendungen gemeldet haben. Als Profi sollten Sie auf jeden Fall vermeiden, sich zumindest für die nächsten zwei Jahre für diese neue Technologie zu entscheiden, bis der gesamte Übergang abgeschlossen ist.
Obwohl der M1 sehr gut ist, sollten Profis vor dem Übergang auf Mac Pro und iMac-Versionen von Apple Silicon warten - Image: Apple
Apple plant offenbar bereits die Ankündigung des M1X-Chips, einer verbesserten Version des Apple M1 mit hoher Kernanzahl für das 16-Zoll-MacBook Pro. Weitere CPUs mit höheren Kernzahlen werden voraussichtlich später bekannt gegeben für die Desktop iMacs und Mac Pros wird es also ziemlich schnell in der Aufstellung ziemlich voll werden. Daher ist es eine gute Idee, die erste Welle von Apple Silicon-Produkten abzuwarten und später auf ausgereiftere CPU-Versionen zu warten, die möglicherweise perfekt Ihren Anforderungen entsprechen.
Letzte Worte
Apple ist sicherlich sehr stark in den Desktop-CPU-Markt eingetreten und hat seine umfassende technische Erfahrung von den iPhones auf die ARM-basierten Apple Silicon-Produkte übertragen. Diese CPUs versprechen massive Verbesserungen gegenüber der letzten Generation von Mac-Produkten, nicht nur in Bezug auf Leistung, sondern auch in Bezug auf Effizienz, um Funktionen wie die Akkulaufzeit zu maximieren. Apple scheint genau das mit dem M1 getan zu haben, dem ersten Consumer-Chip, der unter dem Markennamen Apple Silicon veröffentlicht wurde.
Der M1 ist ein von Apple entwickelter und hergestellter kundenspezifischer SoC, der die CPU, die GPU, den Speicher und die neuronale Engine in einem kleinen Paket kombiniert, um die Kommunikation zu vereinfachen und die Latenz zwischen den verschiedenen Komponenten zu verringern. Das auf dem 5-nm-Prozess basierende SoC-Design bietet massive Verbesserungen in Bezug auf Effizienz und Leistung aufgrund mehrerer Faktoren im Vergleich zu seinen Intel-Gegenstücken.
Apple hat eine Übergangsfrist von zwei Jahren für alle Mac-Produkte festgelegt, um vollständig von Intel-CPUs auf eigene Apple Silicon-CPUs umzusteigen. Während Apple innerhalb dieses Zeitraums versucht, sowohl die Intel-Version als auch die Apple-Versionen der Macs und MacBooks gleichzeitig zu unterstützen, soll der verlängerte Support- und Optimierungszeitraum für Apple Silicon-basierte Macs länger sein. Apple hat mit der App-Optimierung nicht nur für Entwickler, sondern auch für allgemeine Verbraucher mit Programmen wie Rosetta 2 hervorragende Arbeit geleistet.
Es ist jedoch wichtig anzumerken, dass sich der gesamte Übergang noch in den frühen Phasen befindet. Es gibt immer noch viele Probleme, die in diesem gesamten Prozess behoben werden müssen, und das Springen auf die ersten Apple Silicon-basierten CPUs ist einfach so, als würde man sich auf die Reue des Käufers einstellen. Zumindest für Profis, die ihre Apple-Maschinen für die Arbeit verwenden, ist es daher ratsam, vor der Umstellung auf ausgereiftere Apple-CPUs mit höheren Kernzahlen und verbesserten Produktionsprozessen zu warten. Das Apple Silicon-Programm bleibt bestehen und scheint ab sofort der richtige Weg für alle Apple-Produkte zu sein.
