Apple Silicon wird sich fundamental von den bisherigen Intel-Chips unterscheiden

Hallo und herzlich willkommen zu einem neuen Beitrag auf meinem Blog,

 

hier wurden ja jetzt schon in diversen Artikeln sowohl die Gründe für den Umstieg von Intel auf ARM als auch erste Auswirkungen thematisiert, die sich hier und hier finden lassen. Viel spannender ist dabei aber eigentlich, was sich aufseiten der Hardware verändert – und diese Veränderungen sind teils deutlich tiergreifender als man zunächst denkt.

 

Komplett neuer Aufbau des Apple Silicon

Wer sich zumindest ein bisschen mehr für das technische Detail der A-Chips im iPhone und iPad interessiert, dem dürfte Folgendes aufgefallen sein: Apple stattet seine Prozessoren mit uneinheitlichen Prozessorkernen aus. Schauen wir uns das beim aktuellen A12Z Bionic ein, diesen setzt Apple bekanntlich im Developer Transition Kit ein.

Dieser wird im 7nm-Verfahren bei TSMC hergestellt und weist insgesamt acht 64-bit-fähige ARM-Kerne auf, die aber nicht gleichmäßig verteilt sind. Cupertino setzt hier auf vier Performance-Kerne und vier Stromsparkerne. Die Prozessoren von Intel kennen ein solches Cluster nicht, alle auf dem Chip platzierten Kerne bieten genau die gleiche Leistung!

Auf der WWDC hat Apple indirekt klar gemacht, dass man mit dem kommenden Apple Silicon dem Mac auf jeden Fall auch Effizienz-Kerne spendieren wird – dies dürfte vor allem mit Blick auf kommende MacBook-Modelle hinsichtlich der Akkulaufzeit sehr interessant werden. In der einstigen Domäne hat das Unternehmen ja etwas den Anschluss verloren.

Wie dem auch sei, mit diesem Asymmetric Multiprocessing, so nennt sich das, wird der Mac bezüglich der Hintergrundprozesse genau das gleiche Chipdesign wie iPhone und iPad erhalten. Natürlich muss dies unter macOS entsprechend angepasst werden, damit das Mac-System diese besonderen Gegebenheiten überhaupt nutzen kann.

 

Unified Memory – wahrscheinlich großer Performancegewinn

Anders als Intel-Macs nutzen „Apple Silicon“-Macs eine Technik namens Unified Memory. Dabei teilt sich die CPU den Speicher mit der GPU – jedoch ist dieser nicht segmentiert, wie dies bei der integrierten Grafiklogik von Intel der Fall ist, sondern der Speicher kann von der CPU & GPU gelesen und beschrieben werden.

Dies hat einen gigantischen Vorteil: Die CPU und GPU können Ressourcen im Speicher (z.B. Texturen) lesen und schreiben, ohne dass diese kopiert oder gespiegelt werden müssen. Dadurch können auch andere Geräte oder andere Software auf den Speicher zugreifen und diesen mitbenutzen.

Der Performance-Vorteil resultiert daher, dass der Inhalt des Fensters nicht erst in den Speicherbereich/VRAM der GPU kopiert werden muss, wenn sich der Inhalt des Fensters ändert – die GPU kann den selben Speicher lesen.

 

Encoden und Decoden von Videos

Eine Besonderheit von Apple´s A-Chips ist die Tatsache, dass dank dedizierter Hardware iPhone und iPad Videos komprimieren und dekomprimieren können – die gleiche Technik nutzt Apple bereits in dem MacBook-Modellen mit dem T2-Chip. Der Vorteil ist dabei, dass hier nicht auf die GPU zurückgegriffen werden muss.

 

Machine Learning und die Neural Engine

Neben der reinen Leistung betont Cupertino seit dem A11 aus dem iPhone X noch einen anderen Bereich der hauseigenen A-Chips bei jeder Gelegenheit. Die Rede ist hier von der Neural Engine und Machine Learning. Ersteres setzt das Unternehmen beispielsweise für die sogenannte „Deep Fusion“-Funktion in iOS 13 bei der Bildaufnahme im A13 ein. Hierbei werden nicht nur mehrere Bilder mit unterschiedlicher Belichtung aufgenommen, die Neural Engine extrahiert dabei die besten Bildpixel aller Bilder zu einem einzigen Bild zusammen – um das bestmögliche Ergebnis zu bekommen.

Mit Machine Learning wird hingegen nicht nur das Nutzerverhalten analysiert: Welche Apps werden wie häufig genutzt usw.

Auch ganz banale Sachen wie eine Texterkennung zur Übersetzung in die Landessprache, Verbesserungen in den Wortvorschlägen oder das automatische Sortieren von Bildern, Textdokumenten und anderen Dateitypen basiert dabei auch maschinellem Lernen. Für Apple ergeben sich so auf dem Mac und mit macOS vollkommen neue Möglichkeiten.

 

Mehr Sicherheit

Auch die Sicherheit erhöht sich durch den ARM-Umstieg: Beispielsweise ist der Speicherbereich, in dem der Kernel geladen und ausgeführt wird, vor Schreibzugriffen speziell geschützt. Apple nennt dies Kernel Integrity Protection – und diese steht auf ARM-Macs erstmals auch für macOS bereit. Außerdem veränderte Apple die Art und Weise, wie Speicherseiten als Ausführbar oder Beschreibbar markiert werden: Auf Macs mit „Apple Silicon“ kann eine Speicherseite entweder beschreibbar oder ausführbar sein – nie beides.

Da der Apple Silicon auf ARM-Basis jede benötigte Sicherheitsfunktion mitbringt, wird auch der bisherige T2-Security-Chip nicht mehr benötig – diese Kostenersparnis könnte das Unternehmen an seine Kunden weiterreichen.

 

Kein Target-Mode mehr möglich

Es gibt allerdings auch einen großen Haken bei den neuen ARM-Chips, die Apple zukünftig in seinen Macs einsetzen wird.

Der unter versierten Mac-Nutzern äußerst beliebte Target Disk Mode wird nicht mehr verfügbar sein. Mit diesem konnte man auf einem völlig unbrauchbaren Mac wie auf eine normale externe Festplatte zugreifen um zumindest noch die User-Daten herunter zu ziehen. Natürlich war dies auch ein Sicherheitsrisiko, gerade wenn kein File Vault aktiviert war.

Deshalb verwundert es auch nicht, dass Apple hier nun den Stecker zieht und stattdessen eine auf SMB aufbauende Dateifreigabe setzen wird.

Fazit

Mit dem was wir bisher wissen, dürfte die Ankündigung von Apple, den Mac auf ein komplett neues Level zu heben, nicht aus der Luft gegriffen sein. Das man dabei nicht allzu viel Fantasie haben muss, beweisen dabei heute schon iPhone und iPad.

Ganz ehrlich, ich freue mich auf all die kommenden Möglichkeiten, die Apple aufgrund der ARM-Architektur aus den iDevices nun in den Mac transferieren kann. Wer dabei noch einen genaueren Einblick haben will, kann sich gerne hier das entsprechende Video aus der WWDC-Session anschauen – Viel Spass dabei

 

Macht´s gut und bis zum nächsten Mal hier auf dem appletechnikblog, Euer Patrick