Die Leistungssprünge, mit denen Apple im Generationsverlauf der hauseigenen M-Chips aufwartet, sind ziemlich beeindruckend. Mit M3 und M3 Max – weniger allerdings mit M3 Pro – ist im Hinblick auf die Rechengeschwindigkeit ein großer Satz nach vorn gelungen, wie Benchmarks zeigen (siehe ). Besonders deutlich wird das bei einem Vergleich der CPU-Leistung des M1 Max mit dem Pendant der aktuellen Generation von Apple Silicon: Die Multicore-Performance hat sich in nur drei Jahren annähernd verdoppelt, im Single-Core-Benchmark ist eine Steigerung um rund 30 Prozent festzustellen. Der Energiebedarf ist dabei nicht exorbitant angewachsen, was unter anderem auf die 3-Nanometer-Fertigung zurückzuführen ist, welche bei den M3-Chips zum Einsatz kommt.


M3 mit vergrößerten CPU-Kern-Clustern
Die Leistungszuwächse sind allerdings nicht allein darauf zurückzuführen, dass sich wegen des Produktionsprozesses deutlich mehr Transistoren auf gleichbleibender Fläche unterbringen lassen. Apple hat darüber hinaus einige zusätzliche Veränderungen vorgenommen, welche die Rechengeschwindigkeit erhöhen, wie Howard Oakley jetzt ermittelte. Eine davon betrifft die Organisation der CPU-Kerne: Waren diese bei den M1- und M2-Chips in Zweier- oder Vierer-Clustern gruppiert, die jeweils mit identischer Taktfrequenz arbeiten und auf einen gemeinsamen Level-2-Cache zugreifen, sind es bei den aktuellen SoCs nunmehr vier (M3) beziehungsweise sechs (M3 Pro/Max). Das wirkt sich auf die Auswahl der Kerne durch macOS aus, und zwar mithilfe einer Technik namens „Quality of Service“. Das Mac-Betriebssystem verteilt damit die Abarbeitung von Aufgaben in Abhängigkeit von deren Dringlichkeit. Durch die von Apple vorgenommene Veränderung der Cluster-Strukturen erhöht sich die Geschwindigkeit, zudem sinkt der Energieverbrauch, wenn auch laut Oakley nur geringfügig.

Höhere Taktfrequenzen sorgen für mehr Geschwindigkeit
Apple hat darüber hinaus in den M3-Chips die Taktfrequenz erhöht, mit welcher die Performance-Kerne arbeiten können. Im Falle des M3 Pro steigen diese auf maximal 4.056 Megahertz, beim M1 Pro waren es höchstens 3.228 Megahertz. Das erklärt einen Teil der im Geekbench ermittelten verbesserten Single-Core-Leistung. Um den gleichen Faktor, nämlich etwa 1,3, stieg folglich die Arbeitsgeschwindigkeit von Integer- und Fließkommaberechnungen. Zudem hat Apple offenbar die Mulimediaberechnungen mithilfe der NEON-Einheit verbessert. Die Effizienzkerne des M3 Pro laufen ebenfalls mit höheren Frequenzen als ihre Pendants im M1 Pro, der Zuwachs beläuft sich – ebenso wie bei den P-Cores – auf rund ein Drittel. Allerdings hat Apple hier die Geschwindigkeit bei den von macOS am geringsten priorisierten Aufgaben leicht abgesenkt, Hintergrund-Tasks nehmen also im Vergleich zu den M1-Chips etwas mehr Zeit in Anspruch. Vorrangige Aufgaben hingegen profitieren von den erhöhten Frequenzen.

Zuweisung von Threads an die P- und E-Kerne optimiert
Mit den Modifikationen im Inneren der M3-CPUs geht Oakley zufolge ein geändertes Verhalten von macOS im Zusammenhang mit QoS einher. Apple hat im Betriebssystem die Zuweisung von Threads an P- und E-Cores optimiert. Das macht sich insbesondere beim M3 Pro positiv bemerkbar, dieser verfügt über weniger Performance-Kerne (5 beziehungsweise 6) als der M1 Pro (6 beziehungsweise 8), dafür aber 6 Effizienz-Kerne (M1 Pro: 2). Der Chip der dritten Generation ist dadurch in der Lage, besser mit Lastspitzen durch priorisierte Aufgaben umzugehen.