Die Taktrate eines Prozessorkerns entscheidet, wie viele Berechnungen pro Zeiteinheit ablaufen können. Aus diesem Grund war die Megahertz-Zahl für einige Jahrzehnte die bestimmende Größe bei der Beurteilung von Prozessorleistung – zumindest auf dem Papier. Zur Jahrtausendwende kam die Anzahl der im Chip residierenden Rechenkerne hinzu. Inzwischen differenzieren sich die Rechenkerne weiter aus: GPU-, NPU-, Leistungs- und Effizienzkerne haben ihre dedizierten Aufgaben – und Frequenzen. Mac-Programmierer und IT-Journalist Howard Oakley geht in einer aktuellen Datensammlung der Frage auf den Grund, wie kleinteilig die CPU-Frequenzen bei Apple Silicon anpassbar sind.


Zu diesem Zweck bat er Leser seines Blogs um Mithilfe, um die Lücken in seinen Datensätzen zu schließen. Aus den Powermetrics-Daten stellte er eine Tabelle zusammen, in welcher sämtliche möglichen Frequenzen der 14 bisher erschienenen Prozessormodelle aufgelistet sind. In diesen lässt sich erahnen, wie wichtig Apple die Taktfrequenz bei der Prozessorgestaltung weiterhin ist. So stieg vom ersten M1 bis zum M4 Max die Maximalfrequenz beider CPU-Kerntypen. Auch die Minimalfrequenz wuchs. Mindestens ebenso interessant ist jedoch, welche bei der Feinabstimmung der einzelnen Frequenzschritte stattfand.


Jede Generation erhielt mehr Teilschritte
Zunächst fällt auf, dass vom M1 bis zum M3 die Zahl der Feinabstufungen wächst: Während beim M1 fünf unterschiedliche Frequenzen bei den Effizienzkernen und fünfzehn bei den Leistungskernen möglich sind, sind es beim M3 und M4 bis zu acht beziehungsweise zwanzig. Die Unterschiede zwischen den Stufen fallen zudem zunehmend ungleich aus: Während die Effizienzkerne des M1 noch fünf linear abgestufte Frequenzschritte verwendete, ist es beim M4 eine Kurve, die vergleichsweise steil ansteigt, um dann bei höheren Frequenzstufen geringere Stufenunterschiede aufzuweisen. Ähnlich sieht es bei den Leistungskernen aus – hier wiesen allerdings bereits ab M1 die hohen Frequenzen kleinere Abstufungen auf; über vier Generationen wurde die Kurve allerdings stetig feiner ausdifferenziert.


Unterschiede innerhalb einer Generation
Auslöser für Oakleys Untersuchung war die Beobachtung, dass innerhalb einer M-Generation Unterschiede bei den verwendeten Frequenzen zu messen waren. Bisher ging er davon aus, dass sie sich lediglich in Zahl und Gruppierung von Rechenkernen ausdifferenzierten. Die zusammengetragenen Messwerte zeigen jedoch klare und teilweise überraschende Unterschiede zwischen Basismodell und Pro-, Max- sowie Ultra-Varianten (sofern vorhanden). So haben beispielsweise Leistungskerne des M3 Pro die niedrigste Minimalfrequenz der Generation – sie fällt sogar geringer aus als bei den Effizienzkernen. Wer eigene Analysen vornehmen möchte, kann die Datenreihen auf eigene Faust auswerten; im Beitrag "Apple silicon CPU cores of the same type aren’t the same after all" stellt Howard Oakley sie als Numbers-Datei nebst CSV als Download zur Verfügung.