Apple schockte im November 2020 die Computer-Industrie: Macs mit Apple-eigenem M1-Prozessor sind nicht nur erheblich schneller als Intel-basierte PCs und Macs, sondern halten auch deutlich länger ohne Netzteil durch. In den letzten Jahren erreichte Intel von einer Prozessorgeneration zur nächsten meist einstellige oder bestenfalls niedrig-zweistellige Performance-Zuwächse. Die neuen M1-Macs sind daher eine echte Revolution: In der gesamten Computerwelt gibt es beispielsweise kein Ultrabook, welches auch nur ansatzweise bei der Performance und Akkulaufzeit mit dem aktuellen MacBook Air mithalten kann – das Preis/Leistungsverhältnis ist hier ausgezeichnet.


Doch Apple lässt sich natürlich nicht in die Karten schauen, warum die Apple-A- und M-Chips so derartig schnell und effizient sind. Shac Ron, ehemaliger Kernel-Entwickler bei Apple, widerspricht auf Twitter einer gängigen Theorie: Der M1 sei nur wegen großer Level-1-Caches so derartig schnell – dies sei Apples Trick.

Apple weit der Zeit voraus
Laut Ron wurden die Weichen bereits 2010 gestellt: Apple begann hier bereits mit der Entwicklung der 64-Bit-Umsetzung der ARM-Plattform, Jahre bevor sich andere Unternehmen für 64-Bit-Kerne in Mobilgeräten interessierten. Daher wurden Qualcomm und Samsung im Jahr 2013 auch vollständig von Apples neuem 64-Bit-Chip, dem Apple A7, und dessen überragender Performance überrascht.


Das ARM-Konsortium war zu diesem Zeitpunkt noch gar nicht mit der finalen Umsetzung eines 64-Bit-ARM-Referenzdesigns fertig, als Apple den A7 auf den Markt brachte.

Geringe Taktrate, viele Instruktionen pro Takt
Schon damals traf Apple die weitsichtige Entscheidung, die Taktraten gering zu halten, dafür aber möglichst viele Instruktionen pro Kern auszuführen – durch den Einsatz von vielen arithmetisch-logische Einheiten (ALUs) pro Kern. Dies erfordert aber, Instruktionen vorab umzusortieren und zu analysieren, um diese möglichst gut auf die verfügbaren ALUs zu verteilen. Auch führen die Apple-Chips viele Instruktionen spekulativ aus, weil der genaue Pfad durch das Programm noch nicht bekannt ist. Hat der Chip den richtigen Pfad durch den Code vorhergesagt, stehen die Ergebnisse der nächsten Instruktionen bereits fest.


ARM nicht der Grund für hohe Performance
Ron sagt weiter, dass der M1 nicht durch die ARM-Architektur so schnell sei – sondern die ARM-Architektur der Apple-Chips sei wegen weitsichtigen Entscheidungen von Apple vor einer Dekade auf diesem Niveau.

Was Ron verschweigt: Natürlich hat der M1 aktuell auch einen großen Vorteil im Vergleich zu Intel- und AMD-Chips, da dieser der erste Computer-Prozessor im 5-nm-Verfahren ist. Je geringer die Strukturbreite eines Chips, desto weniger Strom benötigt dieser für die gleiche Arbeit.

Wendepunkt in der Computer-Industrie?
Apple hat mit den eigenen Prozessoren im MacBook Air, MacBook Pro 13" und Mac mini demonstriert, was möglich ist. Die kommenden 12 bis 18 Monate werden zeigen, ob Apple es auch gelingt, bei High-End-Macs ähnliche Performance-Sprünge zu erreichen.

Glaubt man den Aussagen des gewöhnlich sehr gut informierten Mark Gurman von Bloomberg, wird die kommende Zeit sehr interessant für Mac-Anwender: Im MacBook Pro und iMac sollen 8 bis 12 Performance-Kerne zusätzlich zu vier Effizenz-Kernen werkeln – die aktuellen M1-Macs bringen vier Kerne jeder Sorte mit. Beim Mac Pro könnte Apple sogar M-Chips bis zu 32 Performance-Kernen einsetzen.