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Der erste ARM-Prozessor für MacBooks

Was kann der Apple M1 Chip?

Die Prozessor-Szene ist seit einigen Monaten in Aufruhr. Während jahrelang Intel und AMD den Markt für sich beherrschten, kommt Apple mit dem M1 Chip um die Ecke und kann im CPU-Vergleich punkten. Aber warum? 

In diesem Beitrag machen wir einen kleinen Exkurs in die Welt der Prozessoren, blicken kurz auf die Geschichte der System on a Chips (SoCs) bei Apple und berichten über das Wichtigste zum M1 Chip.

Inhalt

Was ist ein Arm-Prozessor?

Arm-Prozessoren sind vereinfachte Hauptprozessoren (CPUs), die eine kleinere Anzahl an Computerbefehlen ausführen. Dadurch arbeiten die Prozessoren schneller und können mehrere Befehle ausführen. Dieser Aufbau nennt sich ARM-Architektur, was Advanced RISC Machines (vorher: Acorn RISC Machines) bedeutet. Dadurch ist ihr Aufbau sehr kompakt und die Prozessoren werden in kleineren Geräten, wie Smartphones, eingesetzt. Das Pendant dazu ist zurzeit der x86-Prozessor, der mit dem CISC-Befehlssatz (Complex Instruction Set Computer) funktioniert. Dieser Prozessor wird in Computern, Laptops und Notebooks eingesetzt.

Arm- und x86- Prozessoren im Vergleich

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Eine vereinfachte Darstellung von Arm- und x86-Prozessoren im Vergleich. Welcher Prozessor wird für welches Endgerät eingesetzt?

Wer stellt ARM-Prozessoren her?

Wer Arm-Prozessoren herstellen möchte, benötigt eine Lizenz dafür. Diese vergibt das Unternehmen Advanced RISC Machines Ltd., da diese nur die Prozessoren designen. Mit dieser Lizenz dürfen unter anderem Apple und Intel ihre Mikroprozessoren produzieren.

Was sind Vor- und Nachteile von ARM-Prozessoren?

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Vorteile

  • die Geräte sparen Energie
  • längere Akkulaufzeit
  • weniger Hitze-anfällig
  • deutlich höhere Performance
  • schlanker und leichter im Aufbau, sodass sie für mobiles Arbeiten genutzt werden können
  • zurückgreifen auf die gleichen Anwendungen
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Nachteile

  • Anwendungen, die nur für x86-Prozessoren funktionieren, müssen neu programmiert werden
  • komplexere Anwendungen, die noch nicht umprogrammiert wurden, funktionieren nur mit einem Emulator
  • Emulierte Programme laufen nicht immer reibungslos

Was bedeutet System-on-a-Chip und wo wird es verwendet?

Bei einem System on a Chip (SoC) ist der Name Programm: Auf einem Chip befinden sich mehrere Komponenten, die in Elektronikgeräten häufig einzeln verbaut werden, wie den Hauptprozessor (CPU) und Grafikprozessor (GPU). Dadurch werden lange Wege gespart, um Signale zu übertragen. So verbrauchen diese weniger Strom, bringen mehr Leistung und sind universal einsetzbar – von Smartphones bis hin zu Autos.

Vereinfachter Aufbau eines Systems on a Chip

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Quelle: youtube.com / Apple Event — November 10

Die Geschichte der System-on-a-Chip bei Apple

Die Geschichte der System on a Chips (SoCs) begann bei Apple im Oktober 2001, als Steve Jobs den ersten iPod vorstellte. Um einen kompakten und tragbaren Musikplayer zu bauen, hat Apple den ersten SoC bei PortalPlayer Inc. produzieren lassen. Anfangs trugen sie noch spärliche Bezeichnung, wie PP5002.

Gespannt warten Apple-Fans auf die nächste Generation des M1-Chips. Im Oktober 2021 sind bereits die ersten Nachfolger erschienen, wie der M1 Pro und M1 Max. Seit dem 18. März 2022 gibt es zudem den M1 Ultra, der vom Aufbau an zwei kombinierte M1 Max erinnert.

Was ist der Apple M1?

Der Apple M1 ist ein Arm-basierter Prozessor, der speziell für Mac-Geräte hergestellt wurde. Dieser Prozessor ist wie ein System on a Chip (SoC) aufgebaut, auf diesem mehrere Einzelteile untergebracht sind, die sonst einzeln verbaut werden. Von Apples SoCs ist der M1 die erste Generation der M-Serie und wurde im November 2020 vorgestellt.

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Eine vereinfachte Darstellung des System on a Chips (hier: Apple M1)

Wie ist der Apple M1 aufgebaut?

Der Apple M1 beinhaltet fünf Komponenten, wodurch sich der Arm-Prozessor als System on a Chip (SoC) definiertDadurch wird Energie gespart, was zu einer längeren Akkulaufzeit führt und das System schneller arbeitet. Die weiteren Vorteile von Arm-Prozessoren haben wir im Abschnitt "Was sind Vor- und Nachteile von ARM-Prozessoren?" aufgeführt.

Die Komponenten werden in Computern sonst separat verbaut und sind nun auf dem Apple M1 zu finden:

1

CPU (Hauptprozessor)

2

GPU (Grafikprozessor)

3

T2 Security Chip

4

RAM (Arbeitsspeicher)

5

MCU (Thunderbolt Controller)

Wie unterscheidet sich der Apple M1 zu seinen Vorgängern?

Insgesamt ist der Apple M1 Chip mit mehr Komponenten ausgestattet, als im Vergleich mit der bisherigen A-Serie. In der Tabelle sehen Sie den Apple M1 im Vergleich mit dem A14 Bionic. Beide SoCs wurden 2020 zusammen vorgestellt, sind aber jeweils für andere Endgeräte ausgelegt. Mit dieser zusätzlichen Ausstattung besitzt der Apple M1 Chip genügend Leistung, um größere Elektronikgeräte in kreative Arbeitsmaschinen zu verwandeln.

Im Vergleich: Apple M1 vs. A14 Bionic

Apple A14Apple M1
High-Performance-Cores (Firestorm) 28
Energieeffizenz-Cores (Icestorm)44
Shader-Cluster 48
Transistoren 11,8 Milliarden 16 Milliarden
Größe88,45 mm² 120 mm²
Verbaut in Smartphones + Tablets Computer, Laptops + größere Tablets

Welcher Prozessor ist besser? Apple, Intel oder NVIDIA?

Im CPU-Vergleich (Apple M1 vs. Intel Core i9-9900K) liefern sich beide Marken ein Kopf-an-Kopf-Rennen. Doch bei der Rechenleistung und im Single-Core hängt der Apple M1 seinen Konkurrenten ab.

CPU-Vergleich: Apple M1 vs. Intel Core i9-9900K

Apple M1 8-Core, 3,20 GHz   Intel Core i9-9900K 8-Core, 3,6 GHz  
Cinebench R23 (Single-Core) 15141284
Cinebench R23 (Multi-Core) 776012450
Geekbench 5, 64bit (Single-Core) 17441342
Geekbench 5, 64bit (Multi-Core) 76768779
iGPU – FP32 Rechenleistung (Einfache Genauigkeit GFLOPS) 2600461

CPU-Vergleich: Apple M1 Ultra vs. Intel Core i9-12900

Apple M1 Ultra 20-Core, 3,20 GHz   Intel Core i9-12900 16-Core, 3,20 GHz    
Cinebench R23 (Single-Core) 15341988
Cinebench R23 (Multi-Core) 2418926455
Geekbench 5, 64bit (Single-Core) 17931968
Geekbench 5, 64bit (Multi-Core) 2405515712
iGPU – FP32 Rechenleistung (Einfache Genauigkeit GFLOPS) 21200794

GPU-Vergleich: Apple vs. NVIDIA + Intel / AMD

Im GPU-Vergleich von PugetBench schauen wir uns den M1 Ultra und den RTX 3090 an. Zusätzlich bekommt der GPU von NVIDIA CPU-Unterstützung von Intel und AMD. Hier vergleichen wir die Scores der jeweiligen GPU anhand von bekannten Adobe Programmen miteinander: Photoshop, Premiere Pro und After Effects. 

Adobe Photoshop (23.2.2): Apple M1 Ultra vs. AMD Ryzen 7 5800X mit NVIDIA GeForce RTX 3090 Ti

Apple M1 Ultra (1) AMD Ryzen 7 5800X mit NVIDIA GeForce RTX 3090 Ti (2)
GPU Score 9898.5
General Score 8784.6
Filter Score 109.6125.8
Standard Overall Score 9831052

(1) System Specs – Processor: Apple M1 20 Core @ 2.4 GHz, Video Card: Apple M1 Ultra, Memory: 64 GB, Operating System: macOS (12.3), System: Apple Mac / Quelle: https://www.pugetsystems.com/benchmarks/view.php?id=85578 
(2) System Specs – Processor: AMD Ryzen 7 5800X 8-Core Processor, Video Card: NVIDIA GeForce RTX 3090 Ti (30.0.15.1216), Memory: 32GB (4x8GB) 2400MHz, Motherboard: Gigabyte Technology Co., Ltd. X570 AORUS MASTER (F36c), Operating System: Microsoft Windows 11 Pro (22000), System: Gigabyte Technology Co., Ltd. X570 AORUS MASTER / Quelle: https://www.pugetsystems.com/benchmarks/view.php?id=86770

Adobe Premiere Pro (22.2.0): Apple M1 Ultra vs. Intel Core i9 und NVIDIA GeForce RTX 3090 Ti

Apple M1 Ultra (1) Intel Core i9-12900K mit NVIDIA GeForce RTX 3090 Ti (2)
Standard Export Score 115.6111.9
Standard Live Playback Score 161.5137.3
Effects Score 127.3125.7
GPU Score 81.9106.7
Standard Overall Score 13481250

(1) System Specs – Processor: Apple M1 Ultra 20 (16 performance and 4 efficiency) Core, Video Card: Apple M1 Ultra 64 Core, Memory: 128 GB, Motherboard: Mac13,2, Operating System: macOS (12.3.1), System: Apple Mac Studio, Engine: Metal / Quelle: https://www.pugetsystems.com/benchmarks/view.php?id=86423 
(2) System Specs – Processor: 12th Gen Intel Core i9-12900K, Video Card: NVIDIA GeForce RTX 3090 Ti (30.0.15.1216) + Intel UHD Graphics 770 (30.0.101.1002), Memory: 32GB (4x8GB) 5200MHz, Motherboard: Micro-Star International Co., Ltd. MPG Z690 CARBON WIFI (MS-7D30) (1.00), Operating System: Microsoft Windows 11 Pro (22000), System: Micro-Star International Co., Ltd. MS-7D30, Engine: CUDA / Quelle: https://www.pugetsystems.com/benchmarks/view.php?id=86992

Adobe After Effect (22.4): Apple M1 Ultra vs. Intel Core i9-12900K und NVIDIA GeForce RTX 3090

Apple M1 Ultra (1) Intel Core i9-12900K mit NVIDIA GeForce RTX 3090 (2)
Multi-Core Score 179.1177.1
GPU Score 79.298.8
RAM Preview Score 121.5111.8
Render Score 127.2115.1
Tracking Score 78.172.9
Standard Overall Score 11511052

(1) System Specs – Processor: Apple M1 Ultra 20 (16 performance and 4 efficiency) Core, Video Card: Apple M1 Ultra 48 Core, Memory: 128 GB, Motherboard: Mac13,2, Operating System: macOS (12.3.1), System: Apple Mac Studio, Engine: Metal / Quelle: https://www.pugetsystems.com/benchmarks/view.php?id=86530
(2) System Specs – Processor: 12th Gen Intel(R) Core(TM) i9-12900K, Video Card: Intel(R) UHD Graphics 770 (30.0.101.1660) + NVIDIA GeForce RTX 3090 (30.0.15.1215), Memory: 64GB (4x16GB) 3000MHz, Motherboard: ASUSTeK COMPUTER INC. TUF GAMING Z690-PLUS WIFI D4 (1003), Operating System: Microsoft Windows 10 Famille (19044), System: ASUS System Product Name, Engine: CUDA / Quelle: https://www.pugetsystems.com/benchmarks/view.php?id=85427

Mit welchem Betriebssystem kommt der Apple M1?

Für Macs mit dem Apple M1 Chip kam 2020 das Betriebssystem macOS Big Sur raus. Es ist das erste Betriebssystem, das auch für Prozessoren funktioniert, die mit der Arm-Architektur hergestellt wurden. Das war vorher nur bei iPhones und iPads der Fall. Im Juni 2021 wurde macOS Monterey vorgestellt, das ebenfalls mit den neueren Macs kompatibel ist.

Diese Programme und Apps sind mit macOS Big Sur und Apple M1 kompatibel

Viele beliebte Anwendungen sind bereits mit dem Apple M1 Chip und dem Betriebssystem macOS Big Sur kompatibel. Und es werden stetig mehr! 

Sind Ihre Programme dabei, die Sie privat oder im Job nutzen? Unten finden Sie eine übersichtliche Aufstellung der beliebtesten Programme. Schauen Sie rein!

Stand: 21.07.2021, ohne Gewähr. Weitere Programme und die aktuellen Optimierungen können Sie hier nachsehen: https://isapplesiliconready.com/de

In welchen Apple Geräten ist der Apple M1 verbaut?

2020 – MacBook Air, Mac mini und MacBook Pro

Der erste Apple M1 ist im November 2020 zusammen mit folgenden Produkten erschienen:

2021 – iMac, iPad Pro und MacBook Pro

Im Jahr 2021 kamen diese Geräte mit dem Chip der ersten Generation dazu:

Im Oktober 2021 wurden der Apple M1 Pro und M1 Max im MacBook Pro vorgestellt:

2022 – iPad Air und Mac Studio

Im März 2022 präsentierte Apple den M1 Ultra im ersten Mac Studio. Nachträglich hat das iPad Air ein Chip-Update erhalten:

Wann kommen die Nachfolger des Apple M1 Chips und wie heißen sie?

Apple kommt jährlich mit Neuerungen um die Ecke. Daher erschien die nächste Weiterentwicklung des M1 Chips bereits Oktober 2021. Die verbesserten M1 Pro und M1 Max sind im MacBook 14” und MacBook 16” eingebaut worden, um die Trennung von Intel weiter fortzusetzen. Die nächste SoC-Generation der M-Serie mit dem M1 Ultra kam März 2022 raus. 

Ein Blick in die Glaskugel: Schaut man sich die leistungsstarken Produkte von Apple an, ist nur noch der Apple Mac Pro mit einem Intel Prozessor ausgestattet. Somit heißt es abwarten, wann Apple seine Produktflotte mit den M1 Chips vervollständigt.

Aktuelle Apple M1 Produkte bei visunext

Ob MacBook oder iMac – bei uns finden Sie die aktuellen Apple Geräte mit dem M1 Chip. Sollten Sie Fragen zu den einzelnen Produkten haben, stehen Ihnen unsere Kundenberater gerne zur Verfügung.

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Quellen: 

https://de.wikipedia.org/wiki/Arm-Architektur https://whatis.techtarget.com/de/definition/ARM-Prozessor https://www.pcgameshardware.de/CPU-CPU-154106/News/Neue-Prozessor-Architektur-ARMv9-1369576/ https://de.wikipedia.org/wiki/MacOS_Big_Sur https://de.wikipedia.org/wiki/MacOS_Monterey https://de.wikipedia.org/wiki/Apple_M1 https://www.macwelt.de/news/Leaker-sicher-Macbook-Pro-14-und-16-nicht-vor-Herbst-11049258.html https://www.macwelt.de/news/So-sollen-die-bunten-Macbook-Air-M2-aussehen-11026999.html https://www.youtube.com/watch?v=V-z3Q9jaIuU

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