Vertikale Integration at its best

Diese Unsummen an SRAM-Puffer sind notwendig, denn Apple spricht von "ultrabreiten" Ausführungseinheiten, was wörtlich zu nehmen ist: Wie Anandtech aufzeigt, kann schon der A14 gleich acht Befehle pro Takt im Frontend decodieren und hält wahrlich immense Mengen an Daten im ROB (Reorder-Buffer) vor, die von elf (7+4) Ausführungseinheiten im Integer- und Gleitkomma-Backend berechnet werden.

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. Obendrauf packt Apple noch eine 16-kernige Neural Engine, die 11 Teraops an INT8-Performance für maschinelles Lernen (Inferencing) aufweisen.

Weitere Funktionsblöcke im M1-Chip sind ein 128 Bit breites Interface, um schnellen LPDDR4X-4266-Arbeitsspeicher (nur bis zu 16 GByte) mit gut 68 GByte/s anzubinden, 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). All das summiert sich auf enorme 16 Milliarden Transistoren, die Apple in einem 5-nm-Verfahren beim Auftragsfertiger TSMC produzieren lässt.

Für Apple bedeutet der Wechsel von x86 zu ARM die volle vertikale Integration: Von der Hardware über die Firmware bis hin zum Betriebssystem samt Apps und Services kommt alles aus einer Hand. Das macht es einfacher, die einzelnen Komponenten ineinander zu verzahnen, was schlussendlich in einer geringeren Abhängigkeit von Dritten und einer höheren Gewinnmarge resultieren soll. Zu oft verzögerten sich in den vergangenen Jahren bei Intel diverse Designs, weil die Fertigung nicht so lief wie gedacht.

Die eigenen Apps sind bei MacOS Big Sur für das Apple Silicon wie den M1 angepasst, Partner wie Adobe bringen Lightroom und ähnliche Software bald nativ. Per Universal 2 können Entwickelnde passende Binaries erzeugen, womit die App auf Apple Silicon und Intel x86 läuft. Die zweijährige Übergangsphase wird durch eine Dynamic Binary Translation namens Rosetta 2 erleichtert werden, ohne aktives Zutun der Nutzenden vor dem Mac: Rosetta 2 ist Apple zufolge so leistungsstark, dass auch Spiele mit übersetztem x86-64-Bit-Code laufen, manchmal gar schneller als auf bisherigen Intel-Prozessoren.

Womit wir wieder bei der Geschwindigkeit wären.