Apple M1 und seine Aussichten für die Zukunft des Computing auf Apples Mac

Im Juni Anfang dieses Jahres kündigte Apple seinen Plan an, seine Mac-Produktpalette auf Apple-Silizium umzustellen und Intel, seinen SoC-Lieferanten für Macs seit 2006, fallen zu lassen. Ein Übergang, der laut Cupertino-Gigant zwei Jahre dauern würde und eine gemeinsame Basis schaffen würde Architektur, die App-Entwickler weiter in die Lage versetzen würde, Apps für das gesamte Ökosystem besser zu schreiben und zu optimieren. Sein Versprechen einlösend, enthüllte das Unternehmen gestern einige Monate später auf der „ One More Thing “-Veranstaltung seine neueste Mac-Reihe, die von Apples Silizium (M1) angetrieben wird. Hier ist ein genauerer Blick auf alle wesentlichen Details über Apples benutzerdefinierten ARM-basierten M1-Chip und was er in den kommenden Jahren für das Computing auf den Macs bedeutet.

Apples Weg zu benutzerdefinierten SoCs

Um Ihnen einige Hintergrundinformationen zu Apples Fähigkeiten bei der Entwicklung kundenspezifischer SoCs zu geben, hat der Technologieriese bisher insgesamt sechs Serien auf dem Buckel. Diese beinhalten:

ich. A-Serie : für iPhone, iPad und (bestimmte) iPod-Modelle
ii. S-Serie : verwendet in Apple Watch
iii. T-Serie : Verantwortlich für die Verwaltung von SMC und TouchID, im Grunde ein Sicherheitschip für Mac-Computer
iv. W-Serie : Konnektivitätschip, der auf AirPods und Apple Watch verwendet wird
v. H-Serie : Wird speziell für Audioprodukte verwendet (AirPods und Powerbeats)
vi. U-Serie : Ultrabreitband-fähiger Chip auf neuem iPhone und Apple Watch

Die M-Serie ist die neueste Ergänzung zu Apples SiP-Familie (Systems in a Package), wobei der M1 der erste SoC in der Aufstellung für einige seiner Mac-Computer ist. Bisher wurde der Buchstabe „ M “ von Apple für seine Bewegungs-Coprozessoren verwendet, die zum Sammeln von Daten von integrierten Sensoren auf iPhones und iPads verwendet werden.

Apple M1 Spezifikationen und Details

Apple M1 ist das erste von Apple entwickelte ARM-basierte SoC (System on a Package). Es basiert auf dem 5-nm-Knoten von TSMC und treibt derzeit den Mac mini, das MacBook Air und das MacBook Pro (13″) an. Um Ihnen etwas Kontext zu geben: Apples neuester Prozessor für das iPhone, der A14, basiert ebenfalls auf dem 5-nm-Knoten von TSMC. Apple behauptet, der M1 sei der erste kommerzielle Computerchip, der im 5-nm-Prozess gebaut wurde, und sagt, dass er erstaunliche 16 Milliarden Transistoren enthält.

Bis jetzt haben Macs und PCs eine Vielzahl von Chips für unterschiedliche Verarbeitungs- und Konnektivitätsanforderungen, wie CPU, I/O, Sicherheit, Speicher und mehr, verpackt. Mit dem M1 beabsichtigt Apple jedoch, diese Praxis durch einen kompakteren und All-in-One-Ansatz zu ändern, der alle Elemente integriert, um ein effizienteres und leistungsfähigeres Paket anzubieten. Auf diese Weise möchte das Unternehmen es dem System erleichtern, alle verschiedenen Ressourcen, die für verschiedene Vorgänge erforderlich sind, aus einem einzigen Pool innerhalb des Pakets zu nutzen. Und bieten wiederum eine abgerundete Leistung der Maschine (auf der sie installiert ist) mit verbesserter Effizienz.

CPU, GPU und Neural Engine

In Bezug auf die Architektur selbst enthält der M1 vier Leistungskerne und vier hocheffiziente Kerne, die theoretisch behaupten, eine ausgewogene Leistung auf den Computern zu bieten. Neben der CPU hat auch die GPU des M1 einige vielversprechende Spezifikationen. Es verfügt über acht Kerne, die laut Apple einen Durchsatz von 2,6 Teraflops versprechen.

Apple hat auf der mobilen Seite an der Neural Engine festgehalten, um alle Verarbeitungsressourcen für die Leistung des maschinellen Lernens (ML) anzubieten. Mit dem M1 geht es noch einen Schritt weiter und bietet eine 16-Kern-Architektur, die angeblich 11 Billionen Operationen pro Sekunde bietet, was eine schnellere Verarbeitung bei Aufgaben wie Bildverarbeitung, Spracherkennung und Videoanalyse ermöglicht.

Sichere Enklave und ISP

Neben den drei Kerneinheiten enthält der M1 auch die sichere Enklave zum Schutz der Benutzerdaten und zur Abwicklung aller Sicherheitsoperationen. Und damit verfügt es auch über einen Bildsignalprozessor (ISP), der qualitativ hochwertige Videos mit besserem Dynamikbereich und Weißabgleich ermöglicht.

Bedeutung der technischen Daten und Details des Apple M1

Nun, zumindest vorerst, bis die neu angekündigten Macs auf dem Markt sind, müssen wir uns an Apples Behauptungen halten, die auf dem Live-Event präsentiert wurden.

Hier ist, was der Technologieriese basierend auf der gesamten Rechenleistung hinter dem Prozessor zu sagen hatte: „ M1 bietet 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, während die Akkulaufzeit verlängert wird bis zu 2x länger als Macs der vorherigen Generation. ”

Das Performance-to-Power-Diagramm, das das Unternehmen verwendet hat, um die Schlussfolgerung zu ziehen – bis zu 2x schnellere CPU-Leistung mit einer Spitzenleistung von nur 25 % der Leistung – erscheint aufgrund des Fehlens einer Referenzskala vage. Aber wie bereits erwähnt, sind dies natürlich nur Behauptungen von Apple, also müssen wir sie mit einem Körnchen Salz nehmen. Da hier nicht klar unterschieden wird, gegen welche Geräte/Chipsätze das Unternehmen den M1 gestapelt hat, um diese Zahlen zu extrahieren, müssen wir abwarten, wie sich der Prozessor im täglichen Betrieb schlägt. Und nur dann würden wir wissen, ob diese Behauptungen theoretisch bestehen und die von Apple behaupteten Zahlen rechtfertigen.

M1 + Big Sur = verbesserte Leistung und Effizienz?

Apples nächstes Betriebssystem-Update für den Mac, macOS Big Sur, wurde Anfang dieses Jahres auf der WWDC 2020 vorgestellt. Und während andere auf der Veranstaltung angekündigte Betriebssysteme – iOS, iPadOS, watchOS – für die Öffentlichkeit freigegeben wurden, wurde macOS Big Sur auf eine spätere Veröffentlichung verschoben. Rückblickend scheint dies ein bewusster Schritt von Apple zu sein, da sie anscheinend einige Zeit gekauft haben und wollten, dass ihre neueste Mac-Hardware die ersten Geräte sind, auf denen Big Sur ausgeführt wird.

Laut Apple ist macOS Big Sur so konzipiert, dass es alle Verarbeitungsfunktionen des Apple M1 nutzt, um neben einer verbesserten Akkulaufzeit eine Verbesserung der Gesamtleistung zu erzielen. Neben Leistungsänderungen und -verbesserungen öffnet der brandneue SoC auch die Tür zu einer noch größeren Sammlung von Apps als zuvor. Es ermöglicht Benutzern, iPhone- und iPad-Apps nativ auf ihren Mac-Computern auszuführen, wobei bestehende Apps, die nicht auf Universal aktualisiert wurden, auf Apples Rosetta 2-Technologie zurückgreifen müssen. Für Uneingeweihte ist Rosetta ein binärer Übersetzer (Quellcode –> Befehlssatz), der es App-Entwicklern ermöglicht, alte Apps auf neuerer Hardware auszuführen, bis sie aktualisiert werden. Und die neueste Version desselben, Rosetta 2, ist in macOS Big Sur enthalten, um Apps zu übersetzen, die für Intel-basierte Macs geschrieben wurden, um während der Übergangsphase auf dem neuen ARM-basierten M1-Chip ausgeführt zu werden.

Warum zu einem benutzerdefinierten Prozessor wechseln?

Nun, dies ist nicht das erste Mal, dass Apple einen Siliziumhersteller für seine Mac-Computer fallen lässt. Bereits 2005 wechselte das Unternehmen zugunsten einer besseren Leistung von IBM (mit seinem PowerPC G5) zu Intel x86. Der PowerPC wurde 1991 von der von Apple, IBM und Motorola gegründeten AIM-Allianz entwickelt. Da ihm jedoch die Geschwindigkeit fehlte und er die Anforderungen von Apple nicht erfüllte, beschloss das Unternehmen, ihn loszulassen und bei Intel einzusteigen. Danach hat das Unternehmen all die Jahre Intels Prozessoren auf seinen Mac-Computern verwendet – bis im Juni, als es seinen Plan ankündigte, auf sein eigenes kundenspezifisches Silizium umzusteigen.

Einer der Hauptgründe für den Wechsel zu einem benutzerdefinierten ARM-basierten SoC scheint die Stärkung der Kontrolle über die Hardware zu sein. Während Apple alle Modifikationen an seinem Betriebssystem vornehmen kann, um mehr aus der Hardware seiner Maschinen herauszuholen, gibt es immer noch bestimmte Elemente, die das Unternehmen daran hindern, das Potenzial der Interna – insbesondere des Prozessors – zu nutzen. Das gilt natürlich auch für die Apps, die für Macs entwickelt werden, die manchmal Schwierigkeiten haben, ihr Bestes zu geben, weil die Entwickler nicht an Optimierungen arbeiten wollen.

Der Wechsel zu seiner eigenen kundenspezifischen Hardware bedeutet, dass Apple jetzt die Kontrolle über die Hardware und die Software hat – etwas, das das Unternehmen in eine bessere Position bringen sollte, um mehr aus seinen Maschinen herauszuholen. Ein gutes Beispiel dafür, wo Apple in dieser Hinsicht glänzt, sind das iPhone und das iPad, die mit firmeneigenem Silizium betrieben werden und auf denen die Betriebssysteme laufen.

Zukunftsaussichten der Datenverarbeitung für Mac-Computer

Da Apple die gesamte Vertikale – Hardware und Software – in seine Gewalt bringt, gibt es nur sehr wenige Dinge, die gegen den Willen von Apple verstoßen können. Denn da beim SoC keine Abhängigkeit von einem Drittanbieter besteht, ist Apple nicht auf Einschränkungen der Hardware beschränkt, die es daran hindern, seine vollen Fähigkeiten zu nutzen, um bestimmte Features oder Funktionen auf den Macs zu implementieren. Sie können die Hardware also frei nach ihren Anforderungen verwenden und tatsächlich das Beste daraus machen.

Eine der größten Anwendungen dieser Implementierung, die wir sofort sehen können, ist die Fähigkeit der neuen Macs, native iPhone- und iPad-Apps auszuführen, was früher mit Intel-basierten Maschinen nicht möglich war. Und da diese Apps jetzt universell sind, ist nur sehr wenig oder gar keine Quellcode-Übersetzung erforderlich.

Basierend auf dem, was Apple während der Veranstaltung präsentierte, wird der Wechsel zu einem benutzerdefinierten M1-Chip außerdem einem breiten Spektrum von Benutzern (von Programmierern bis zu Kreativprofis) ermöglichen, das beste Erlebnis aus ihrem Mac herauszuholen. Um einige Zahlen durchzugehen, sagt Apple, dass das brandneue 13-Zoll-MacBook Pro mit M1-Chip Code in Xcode bis zu 2,8-mal schneller erstellen kann; entwerfen Sie komplizierte Spielszenen im Unity Editor bis zu 3,5-mal schneller; Führen Sie ML-Aufgaben in Create ML bis zu 11x schneller aus; Rendern Sie einen komplexen 3D-Titel in Final Cut Pro X bis zu 5,9-mal schneller und geben Sie 8K-ProRes-Videos in DaVinci Resolve wieder, ohne dass Frames verloren gehen. In ähnlicher Weise bietet Apple mit dem neuen MacBook Air Unterstützung für die Wiedergabe und Bearbeitung von 4K ProRes-Videos in Final Cut Pro, was auf einem Computer ohne Lüfter zu anspruchsvoll klingt. Aber wenn wir uns an Apples Behauptungen für den M1-Chip halten, können solche Behauptungen sicherlich nicht sofort übersehen werden.

Apropos Nachteile des Übergangs, nun, es ist noch zu früh zu sagen, welche Probleme oder Hürden durch den Wechsel zu benutzerdefinierten SoC entstehen können. Abgesehen von Kompatibilitätsproblemen mit der älteren App oder bestimmten Einschränkungen, die zu einem frühen Zeitpunkt während der Übergangsphase auferlegt werden könnten, die den Benutzern die Kontrolle entziehen könnten, oder einigen trivialen Mängeln hier und da, scheinen die Vorteile die Nachteile zu überwiegen – zumindest zur Zeit.

Macs mit Apple M1

Bisher haben wir drei neue Macs: Mac mini, MacBook Air und MacBook Pro mit dem brandneuen ARM-basierten M1-Chip, während der iMac, iMac Pro und Mac Pro noch auf den Übergang warten. Der Mac mini beginnt bei 699 US-Dollar (84.900 Rs), während das MacBook Air und das MacBook Pro (13″) 999 US-Dollar (92.900 Rs) bzw. 1299 US-Dollar (1.22.900 Rs) kosten.

Basierend auf den Zahlen (und wenn sie zu einer Verbesserung der Gesamtleistung und -effizienz führen), können wir davon ausgehen, dass Apples Desktops in den kommenden Monaten oder vielleicht Jahren auf M1 umsteigen werden, da Apple dies bereits angekündigt hat in den nächsten zwei Jahren alle seine Macs von Intel auf seine eigenen Prozessoren umstellen.