Was den M1 so schnell macht

Apples neuer M1 Prozessor ist der schnellste Chip, den Apple je verbaut hat. Selbst bei der Multicore Benchmark schlägt der M1 viele Highend Macs. Entwickler Erik Engheim versucht technisch zu erklären, was den M1 so schnell macht.

Zunächst: Der M1 ist nicht einfach eine CPU. Der M1 ist ist ein SoC (System on a Chip). Das heißt im M1 sind viele Prozessoren zusammengefasst. Der M1 vereint eine 8 Core CPU, eine 8 Core GPU (7 Core beim günstigsten MacBook Air), Unified Memory, SSD-Controller, Bildsignalprozessor, Secure Enclave und vieles mehr. Auch die Prozessoren von Intel und AMD beinhalten mehr als die nackte CPU. Jedoch ist deren Fokus die CPU. Apple konzentriert sich dagegen auf spezialisierte Chips, die spezielle Aufgaben erledigen.

Spezialisierung macht den Unterschied

Neben CPU und GPU verfügt der M1 über eine neuronale Engine für maschinelle Lernaufgaben wie Spracherkennung und Kameraverarbeitung. Zusätzlich hat der M1 einen integrierten Videodecoder/Encoder für energieeffiziente Konvertierung von Videodateien, die Secure Enclave zur Verschlüsselung, den Digital Signal Prozessor für mathematisch intensive Aufgaben wie Dekomprimieren von Musikdateien. Zuletzt die Einheit zur Bildverarbeitung, die Aufgaben beschleunigt, die Bildverarbeitungsapps stellen.

Das verbindende Element ist die neue Unified Memory Architektur. Deren Aufgabe ist es CPU, GPU und andere Kerne so zu verbinden, dass diese Informationen untereinander austauschen können. Mit Unified Memory können CPU und GPU gleichzeitig auf den Speicher zugreifen, anstatt Daten zwischen den Bereichen hin und her kopieren zu müssen. Der Zugriff auf denselben Speicherpool ohne Kopieren beschleunigt den Informationsaustausch für eine schnellere Gesamtleistung.

Neben den Vorteilen des eigenen SoC verwendet Apple auch Firestorm CPU Kerne im M1, die wirklich schnell und in der Lage sind. Sie können mehr Anweisungen neben den Hauptprozessen durchführen. Dies dient der Gesamtperformance bei Prozessen, die gerade nicht „im Vordergrund“ ablaufen.

Spezialisierte Chips sind nichts neues. Engheim hebt jedoch die „radikalere Verschiebung in diese Richtung“ hervor. Andere ARM-Chip Produzenten wie AMD verfolgen einen ähnlichen Ansatz. Jedoch ist es das Kerngeschäft von Intel und AMD Allzweck CPUs zu verkaufen, die von möglichst vielen Kunden verbaut werden können. Allzweck CPUs können vieles recht gut, sind aber nicht spezialisiert. Zugleich sind Kunden, wie Asus, Dell, HP und Co. sind wahrscheinlich gar nicht in der Lage, einen SoC selbst zu entwerfen.

Alles aus einer Hand

Erinnern wir uns: Was hatte Nokia für fast 20 Jahre so erfolgreich gemacht? Hardware und Software aus einer Hand. Heute ist nur Apple in der Lage, Hardware und Software auf diese Weise zu integrieren. Genau so haben iPhone und iPad einen Vorteil gegenüber anderen Smartphones und Tablets. Mit dem M1 und den kommenden Folgeprozessoren geht Apple nun diesen Schritt für ihre Macs.

Engheim glaubt, dass Intel und AMD aufgrund der Einschränkungen des CISC-Befehlssatzes und ihrer Geschäftsmodelle es nicht schaffen werden End-to-End Chiplösungen ihre Kunden zu entwerfen. Allzweck CPUs werden nie die Performance haben, die Apple speziell für ihre Software designed.

In unserer Sendung Apfeltalk LIVE! haben wir uns auch ausführlich mit dem M1 beschäftigt:

Via Macrumors