Apple M1 Chips: Der Heilige Gral für Apples Vision

Apfel. Sie wissen, dass ein Unternehmen es geschafft hat und ein Gigant ist, wenn entweder der Name zu einem Verb wird (wie Google) oder wenn der Name des Unternehmens populärer wird als das, wonach es benannt wurde, selbst wenn es ein paar Jahrtausende später konzipiert wurde das Vorherige. Das ist Apfel.

Bei einer Marktkapitalisierung von 2 Billionen US-Dollar ist das BIP nur einer Handvoll Länder größer als die Marktkapitalisierung des Unternehmens. Wenn Apple ein Land wäre, wäre es unter den Top 10, wenn seine Marktkapitalisierung als BIP genommen würde. Es ist schwierig, riesige Zahlen zu visualisieren, und die Bewertung von Apple ist das Paradebeispiel dafür.

Zahlen, Bewertung und Geldwert sind niemals ein eigenständiges Attribut. In den meisten Fällen wird es durch eine Reihe starker Dinge unterstützt, die der Geldverdiener der Welt zur Verfügung stellt und die Menschheit als Wettlauf voranbringt, um ein besseres Leben zu führen. Und Apple, wenn man bedenkt, wie lange es auf dem Gipfel geblieben ist, ist davon keine Ausnahme.

Apples Vision

Es ist ein Kinderspiel, dass Taten lauter sprechen als Worte. Lassen Sie uns eine Bestandsaufnahme der wichtigsten Apple-Produkte machen, die die Computerwelt revolutioniert haben, ein Produkt nach dem anderen:

1. iMac (1998): Mit seinem frischen, eiförmigen Aussehen machte er PCs zu „persönlichen“.
2. iPod (2001): In einer Welt, in der Kassetten und CDs die einzige Möglichkeit waren, Musik zu hören (die mickrigen MP3-Player der damaligen Zeit nicht mitgezählt), kam der iPod mit dem Versprechen, „1000 Songs in der Tasche“ zu tragen.
3. iPhone (2007): Das wohl revolutionärste Produkt in der Geschichte der Technik, das iPhone, kombinierte ein „Telefon, ein Kommunikationsgerät und einen Internetbrowser“ in einem einzigen Gerät, das Sie in Ihrer Tasche tragen können. Speerspitze der neuen technologischen Welle von Smartphones und Pocket Computing.
4. MacBook Air (2008): Dies symbolisierte den gelben Umschlag, aus dem Steve Jobs einen kompletten Laptop herausnahm, einen, den man zu einer Zeit, als große Metallkisten noch Laptops hießen, tatsächlich herumtragen konnte.

Es braucht nicht viel, um das Muster hier zu kennen, um den wahren Nordstern zu erkennen, den Apple beim Designen von Technologie im Auge behält.

Es soll den Fußabdruck von „Computern“ verringern und sie persönlicher und zugänglicher machen. Computer können alles sein. Von einer Maschine, die einen ganzen Raum abdeckt, einer, die auf Ihrem Schreibtisch steht, bis hin zu einer in Ihrer Tasche oder an Ihrem Handgelenk.

So haben sie es geschafft, ein quantitativer Gigant zu sein. Sie perfektionierten ihre qualitativen Fähigkeiten; Jahr für Jahr, Produkt für Produkt.

CISC-Design und x86-Befehlssatz

Computer arbeiten in Befehlssätzen (stellen Sie sich das als Low-Level-Code vor), den die CPU in Zyklen ausführt. CISC, ein Akronym für Complex Instruction Set Computer, ist eine CPU-Designmethodik, die darauf abzielt, mehrere Low-Level-Operationen wie arithmetische Operationen, Laden aus dem Speicher und Speichern im Speicher zu kombinieren; alles in einer einzigen Anweisung, die die CPU in einem einzigen Zyklus ausführen kann. x86 ist der CPU-Befehlssatz, der mit Intel-Prozessoren kompatibel ist, die einem solchen CPU-Design folgen.

Dies ist das Design, das in der Laptop- und Desktop-Welt seit Jahrzehnten sehr beliebt ist und auch heute noch stark im Kommen ist, so sehr, dass Intel ein starkes Monopol in der Laptop- und Desktop-Industrie hatte und Chips an fast alle Hersteller lieferte.

Aber wie die Geschichte sagt, ist der Wandel die einzige Konstante und dieses Umfeld musste sich sowohl aus technologischer als auch aus geschäftlicher Sicht ändern.

RISC-Design und das Aufkommen von ARM-Chips

CISC war ein sehr revolutionäres Design, betont jedoch die Effizienz der Anweisungen pro Programm. RISC (was für Reduced Instruction Set Computer steht) hingegen betonte die Effizienz in Zyklen pro Befehl. Laienhaft ausgedrückt, erreichte CISC eine schnellere Berechnung durch Hinzufügen von mehr Transistoren in der CPU-Hardware (die zum Betrieb mehr Energie benötigten), und RISC erreichte dies basierend auf effizienter Software. (wie Compiler oder Code) Dies erforderte definitiv weniger Transistoren in der Hardware, die weniger Energie zum Ablaufen verbrauchten.

Hier kam das ARM-Design von Chips ins Spiel. ARM (Akronym für Acorn RISC Machine oder später als Advanced RISC Machines bezeichnet) entwarf Chips nach dem RISC-Design. Sie waren da, als CISC-Design und Intel x86-Chips als Norm akzeptiert wurden; aber sie konnten kein Ersatz für sie sein. ARM-Chips hatten keine Chance gegen die x86-Chips, so vielversprechend sie auch waren. Einer der Projektingenieure, die an ARM-Designs arbeiteten, bemerkte eines Tages, dass die Chips ohne angeschlossene Stromversorgung liefen. Es wurde tatsächlich durch Leckagen von den Stromschienen gespeist, die zum E / A-Chip führten. Das zeigt, wie wenig Strom diese Chips zum Laufen benötigten.

Da ARM solche Vorteile bietet, ist es nur natürlich, dass Intel, der größte Einzelanbieter von Laptop- und Desktop-Chips, auf den fahrenden Zug aufspringt und das ARM-Design nutzt, um seine eigenen Chips herzustellen. Aber Intel hat das nicht getan. Wenn sie das täten, müssten sie ARM einen beträchtlichen Teil der Tantiemen zahlen, auf die sie nicht verzichten wollten. Daher investierten sie in ihre eigene Mikroarchitektur mit geringem Stromverbrauch; die Atom-Chips. In Anbetracht der Tatsache, dass ihre Core-Aufstellung so gut lief, wollten sie jedoch nicht die Atom-Aufstellung gegenüber ihrer Core-Aufstellung, die ihre Cash-Cow war, priorisieren und riskieren, sie zu töten. Die Atom-Chips gehörten also langsam der Vergangenheit an (was einen Weg für die Zukunft hätte ebnen können), da Intel seine Core-Reihe verdoppelte. (dh Konzentration auf das, was in der Gegenwart funktioniert)

ARM bei Apple

In Anbetracht des geringen Stromverbrauchs von ARM-Chips passt dies perfekt zum Nordstern von Apple: den Fußabdruck von Computern zu reduzieren. Wenn ein Chip weniger Strom verbraucht, benötigt er weniger Batterie und kann besser „einsteckbar“ sein. Apple kaufte PA Semi und investierte viel in weitere Forschung, die Jahr für Jahr schnellere CPUs für das ARM-Design hervorbrachte. Apple begann mit der Verwendung seines Siliziums auf all seinen Low-Power-Low-Computing-Geräten wie iPhones, iPods, iPads und Apple Watch. Sie taten dies, indem sie SoC-Designs implementierten, was für System on Chip steht. SoC (basierend auf ARM-Architektur) kombiniert alle wichtigen verschiedenen Komponenten eines Computers wie RAM, I/O, Wireless in einem einzigen Chip und reduziert Engpässe und teuren Informationsaustausch durch Verbindungen zwischen diesen Komponenten, wenn sie nicht in einem einzigen Chip vorhanden wären . Aber es war immer noch keine x86-Chip-Alternative in Desktop-Qualität in Bezug auf die Leistung, und das war ihre größte Herausforderung.

Im Laufe der Zeit hat Apple jedoch sein eigenes ARM-basiertes Silizium weiter perfektioniert, und wie die folgende Grafik zeigt, war der A13 Bionic Chip, der in der iPhone 11-Reihe verwendet wurde, tatsächlich der Wendepunkt, wodurch er leistungsstärker als der leistungsstärkste Intel wurde Desktop-CPU.

Hier kam der Flaschenhals von Intel-Chips ans Licht, anstatt nur Projektionen zu sein.

Der M1-Chip und das Aufkommen leistungsstarker ARM-Computer

Apple Silicon, das auf der ARM-Architektur basierte und mit einer kleinen Batterie betrieben wurde, begann wirklich, leistungsfähigere Berechnungen bereitzustellen als der Chip, der ein dediziertes Netzteil mit hoher Wattleistung und andere Systeme wie Lüfter oder Flüssigkeitskühlung zur Kühlung benötigt.

Dieser beispiellose Fortschritt machte Apple den Weg frei, Laptops mit eigenen Apple ARM-basierten Chips in einem x86-basierten Chipmarkt herzustellen. und im November 2020 veröffentlichte Apple seine Laptop-Reihen mit eigenen ARM-basierten Chips, die sie Apple M1 Chip nannten.

Da ARM jedoch eine völlig andere Architektur als x86 ist, läuft die für x86-Maschinen codierte Software nicht für ARM-basierte Geräte. Bedeutet dies also, dass Apple einen Laptop entwickelt hat, der nichts ausführen kann, was auf dem Markt vorhanden ist? Nicht ganz. Hier kommt Apples Rosetta, ihre Übersetzungsumgebung, ins Spiel. Es fungiert als Vermittler zwischen x86-codierter Software und ARM-basierten M1-Chips.

Die Auswirkungen auf die reale Welt sind, gelinde gesagt, verblüffend. Da der M1-Chip im Grunde ein SoC ist, sind die meisten Schlüsselkomponenten wie die GPU, die Neural Engine und sogar der RAM in den Chip eingebettet, wodurch der Stromverbrauch gesenkt und die Leistung gesteigert wird. Seit jeher konnten Unternehmen das eine nur verbessern, indem sie das andere sabotierten. Erhöhte Leistung bedeutete erhöhten Stromverbrauch und kürzere Batterielebensdauer; während eine längere Akkulaufzeit eine geringere Leistung bedeutete. Der M1 hat diese Schleife durchbrochen, indem er der Konkurrenz so weit voraus war.

Lewis Hilsenteger von Unbox Therapy, einem berühmten kanadischen YouTube-Tech-Kanal, demonstrierte, wie er ein bearbeitetes Video aus dem neuen MacBook Air mit M1-Chip in fast der Hälfte der Zeit exportieren konnte, die für ein voll ausgestattetes MacBook Pro auf Intel-Basis benötigt wird, und das Air hat nicht einmal Ventilatoren, um den Chip zu kühlen! Wenn man bedenkt, dass dieser Test auf einer Software ausgeführt wurde, die für x86-Rechner und nicht für ARM-basierte M1 entwickelt wurde (danke, Rosetta), ist dies absolut verrückt in Bezug auf die Leistung sowohl des M1-Chips als auch von Rosetta als Übersetzungs-Engine. Wir können uns nur vorstellen, wie die Leistungs- und Batteriegewinne aussehen würden, wenn wir Software sehen, die für ARM-basierte M1-Chips codiert wurde.

Dies bringt nun auch die kleine Herausforderung mit sich, der Apple bei der zukünftigen Einführung der M1-Chips gegenüberstehen würde. Und das heißt: Entwickler beauftragen, eine Version ihrer Software speziell für ARM-basiertes M1 zu entwickeln. In Anbetracht des Giganten Apple, der Anzahl der Benutzer von Apple-Desktops und -Laptops und der phänomenalen Leistung der M1-Chips, sollte es nicht lange dauern, bis die Entwickler auf den Zug aufspringen, insbesondere wenn man bedenkt, dass es von einem Unternehmen kommt, das für seine Speerspitze berühmt ist technologische Revolutionen konsequent. Apple gibt eine Übergangsfrist von 2 Jahren an. Bis dahin wird Rosetta der Mittelsmann zwischen x86-Software und ARM-basiertem M1 sein, und wenn ich mir die Leistung ansehe, wird sich sicher niemand beschweren.

Zu sagen, dass die M1-Chips ein Knaller für alle Laptop-Hersteller und Intel als Unternehmen sein werden, untertreibt das Unvermeidliche. Mit den beiden wichtigsten technischen Geräten, die derzeit fast jeder mit sich führt (d. h. Laptops/Desktops und Smartphones), die auf derselben CPU-Architektur (ARM) laufen, wäre die Kreuzkompatibilität von Apps Realität, und es ist eine mit MacOS Big Sur, auf der Apps ausgeführt werden auf iPads und iPhones können auch auf MacBooks ausgeführt werden. M1 ist das Aufkommen einer großen Veränderung in Richtung Laptop- und Desktop-Computing, mehr als das iPhone es war. Und diese Beständigkeit bei der Innovation von Apple zeigt, wie wichtig es für ein Unternehmen ist, eine große Vision zu haben und ihr treu zu bleiben, als auf kurzfristige finanzielle Gewinne zu arbeiten, indem man sich auf das konzentriert, was sich über Innovation verkauft. Intel ist ein Vorbild für Letzteres, da es sich auf Core-Reihen konzentriert, anstatt auf Atom, ihre stromsparende Mikroarchitektur. Quantitative Höhen folgen immer qualitativen Fähigkeiten, und Apple steht an der Spitze dieser Ideologie.