Apple Silicon im Test: Was der M1-Chip (nicht) kann

Das M1-Apple-Silicon beeindruckt durch hohe Leistung und extreme Effizienz, beim Entwickeln gibt es aber noch Einschränkungen.

Ein Test von und veröffentlicht am
Der M1 auf einer Mac-Mini-Platine
Der M1 auf einer Mac-Mini-Platine (Bild: Apple)

Es kam, was kommen musste: Nachdem Apple bereits seit zehn Jahren die Systems-on-a-Chip für die iPads und iPhones eigens entwickelt hatte, folgt mit dem M1 das erste Apple Silicon für Mac-Systeme. Das aktuelle Macbook Air (Test) halten wir für eines besten Notebooks - denn es ist schnell, lautlos und läuft äußerst lange. Grund genug, sich den M1-Chip näher anzuschauen.

Selbst entworfene Systems-on-a-Chip sind nicht neu für Apple, denn beginnend mit dem A6 von 2012 hat Apple auf Basis einer ARM-Architekturlizenz eigene CPU-Kerne entworfen und ab dem A8 von 2014 modifizierte Apple zudem die PowerVR-Grafik von Imagination Technologies; seit dem A11 Bionic von 2017 stammt die GPU komplett von Apple selbst.

Parallel zum Design eigener CPU-Kerne und Grafikeinheiten erfolgte die Entwicklung weiterer wichtiger IP-Blöcke, darunter etwa eine Neural Engine für künstliche Intelligenz und ein NVMe-Controller für SSDs. Der wiederum bildete die Grundlage für die etablierten T1-/T2-Chips, die unter anderem Sicherheitsfunktionen wie Verschlüsselung übernehmen und schon seit Jahren in Macbooks, Macs sowie iMacs stecken.

Im M1 rechnen acht CPU-Kerne, die sich in vier schnelle (Firestorm) und in vier effiziente (Icestorm) aufteilen. Auffällig sind die extrem großen L1-Instruktionen- und L1-Daten-Caches, welche die bis zu vierfache Kapazität aktueller AMD- und Intel-Prozessoren aufweisen. Auch 12 MByte L2 für die Performance- und 4 MByte L2 für die Effizienz-Kerne sind für ein Mobile-SoC enorm viel, kommen aber der Leistung zugute. Obendrein gibt es einen System Level Cache (SLC) unbekannter Größe für CPU, GPU und NPU.

Denn neben den CPU-Kernen hat Apple auch eine eigene Grafikeinheit im M1 untergebracht, diese nutzt acht Kerne. Mit einer theoretischen Rechenleistung von 2,6 Teraflops (FP32) sowie 82 GTex/s und 41 GPix/s befindet sich diese GPU in etwa zwischen einer Geforce GTX 1050 Ti und einer Geforce GTX 1060. Dazu packt Apple noch eine 16-kernige Neural Engine, die 11 Teraops an INT8-Performance für maschinelles Lernen (Inferencing) aufweist.

Weitere Funktionsblöcke im M1-Chip sind ein 128 Bit breites Interface, eine Secure Enclave für besonders schützenswerte Daten, ein Image Signal Processor (ISP) für Fotos und Videos, ein NVMe-Controller für Flash-Speicher, diverse Fixed-Functions für Decoding/Encoding wie H.265 und AV1, multiple PCIe-Gen4-Lanes, eine Display-Engine für 6K mit 60 Hz plus ein Controller für Thunderbolt 3 (40 GBit/s, kein eGPU-Support) respektive USB 4 (10 GBit/s).

  • Der M1 samt zwei LPDDR4X-Chips auf einem Package (Bild: Apple)
  • Vier schnelle Firestorm-Kerne ... (Bild: Apple)
  • ... werden von vier effizienten Icestorm-Kernen ergänzt. (Bild: Apple)
  • Die Grafikeinheit erreicht die Teraflops einer Geforce GTX 1050/1060. (Bild: Apple)
  • Viele Apps nutzen mittlerweile maschinelles Lernen. (Bild: Apple)
  • Alle IP-Blöcke greifen auf gemeinsamen Speicher zu. (Bild: Apple)
  • In der Secure Enclave liegen unter anderem Login-Daten. (Bild: Apple)
  • Überblick zum M1 (Bild: Apple)
  • Überblick zum M1 (Bild: Apple)
Der M1 samt zwei LPDDR4X-Chips auf einem Package (Bild: Apple)

All das summiert sich auf enorme 16 Milliarden Transistoren, die Apple in einem 5-nm-Verfahren beim Auftragsfertiger TSMC produzieren lässt. Der M1 wird mit schnellem LPDDR4X-4266-Arbeitsspeicher kombiniert, dieser sitzt auf dem gleichen Träger (on Package) und liefert gut 68 GByte/s. Zumindest derzeit bietet Apple das Macbook Air, das Macbook Pro und den Mac Mini einzig mit 8 GByte oder 16 GByte an, wenngleich größere DRAM-Chips verfügbar wären.

Schauen wir uns an, wie schnell der M1 in Benchmarks ist, wenn nativer ARM64-Code ausgeführt wird, und wie sich die Übersetzungsschicht Rosetta 2 schlägt, wenn x86-64-Bit-Programme ausgeführt werden, die eigentlich für Intel-Chips gedacht sind.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed
Schnell bis extrem schnell 
  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7.  


Bluejanis 09. Jul 2021

Das liest sich bei dir vorher anders: Da lässt zumindest die Interpretation zu, dass es...

Bluejanis 09. Jul 2021

Am Anfang wurde erwähnt, dass Blizzard das schon angepasst hätte. Mich würde...

sambache 16. Dez 2020

Lüfterlose Cumputer und Laptops gab es schon immer. Lüfterlose Notebooks sind halt...

NeoChronos 08. Dez 2020

genau, du sagst es doch letztendlich auch, für einen ersten Wurf verdammt gut - aber...



Aktuell auf der Startseite von Golem.de
Elektromobilität
Warum der Elektroauto-Hype erst anfängt

In den vergangenen Wochen konnte man den Eindruck gewinnen, als sei das Elektroauto schon abgeschrieben. Doch das scheint eine typisch deutsche Debatte zu sein.
Eine Analyse von Friedhelm Greis

Elektromobilität: Warum der Elektroauto-Hype erst anfängt
Artikel
  1. Untersuchung: Job-Apokalypse durch KI kann gewaltig werden
    Untersuchung
    Job-Apokalypse durch KI kann gewaltig werden

    Ein Bericht über die möglichen Auswirkungen von KI auf die Arbeitsplätze in Großbritannien zeigt, dass in kurzer Zeit bis zu 7,9 Millionen Arbeitsplätze wegfallen könnten.

  2. Künstliche Intelligenz: Amazon investiert erneut Milliarden in Anthropic
    Künstliche Intelligenz
    Amazon investiert erneut Milliarden in Anthropic

    Um seine Position bei künstlicher Intelligenz zu stärken, investiert Amazon nochmal 2,75 Milliarden US-Dollar in Anthropic.

  3. Im Kampf gegen Cyberkriminelle zählt Schnelligkeit
     
    Im Kampf gegen Cyberkriminelle zählt Schnelligkeit

    Der Active Adversary Report von Sophos nimmt Ransomware-Angriffe unter die Lupe. Die Sicherheitsforscher zeigen darin auf, wie sich die Abwehr optimieren lässt.
    Sponsored Post von Sophos

Du willst dich mit Golem.de beruflich verändern oder weiterbilden?
Zum Stellenmarkt
Zur Akademie
Zum Coaching
  • Schnäppchen, Rabatte und Top-Angebote
    Die besten Deals des Tages
    • Daily Deals • Palit 4070 Super 579,95€ • Xbox-Controller ab 39,99€ • AVM Fritzbox + Repeater -30% • DVDs & Blu-rays -31% • EA -75% • Ubisoft -50% • MindStar: AMD Ryzen 9 7900 339€, MSI RTX 4080 Super Ventus 3X OC 1.099€ • Gratis-Zugaben PS5 Slim & Nintendo Switch OLED beim TV-Kauf [Werbung]
    •  /