In diesem CPU-Vergleich stellen wir den Apple A16 Bionic und den Raspberry Pi 4 B (Broadcom BCM2711) gegenüber und prüfen anhand von Benchmarks, welcher Prozessor schneller ist.
Wir vergleichen den Apple A16 Bionic 6-Kern Prozessor der im Q3/2022 erschienen ist mit dem Raspberry Pi 4 B (Broadcom BCM2711), welcher 4 CPU-Kerne besitzt und im 06/2019 vorgestellt wurde.
Der Apple A16 Bionic ist ein 6-Kern Prozessor mit einer Taktfrequenz von 3,46 GHz. Der Prozessor kann zeitgleich 6 Threads berechnen. Der Raspberry Pi 4 B (Broadcom BCM2711) taktet mit 1,50 GHz, besitzt 4 CPU-Kerne und kann parallel 4 Threads berechnen.
Prozessoren mit Unterstützung von künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen (ML) können viele Berechnungen insbesondere der Audio-, Bild- und Videoverarbeitung sehr viel schneller verarbeiten als klassische Prozessoren. Algorithmen für ML verbessern ihre Leistung je mehr Daten sie per Software gesammelt haben. ML-Aufgaben können bis zu 10.000 Mal so schnell verarbeitet werden wie mit einem klassischen Prozessor.
Eine in den Prozessor integrierte Grafik (iGPU) ermöglicht nicht nur die Bildausgabe ohne auf eine dedizierte Grafiklösung angewiesen zu sein, sondern kann auch die Videowiedergabe effizient beschleunigen.
Ein in Hardware beschleunigter Foto- oder Videocodec kann die Arbeitsgeschwindigkeit eines Prozessors stark beschleunigen und die Akkulaufzeit von Notebooks oder Smartphones bei der Wiedergabe von Videos verlängern.
Bis zu 6 GB Arbeitsspeicher in maximal 1 Speicherkanälen werden vom Apple A16 Bionic unterstützt, während der Raspberry Pi 4 B (Broadcom BCM2711) maximal 8 GB Arbeitsspeicher mit einer maximalen Speicherbandbreite von 12,8 GB/s ermöglicht.
Der Apple A16 Bionic besitzt eine TDP von 7.25 W. Die TDP des Raspberry Pi 4 B (Broadcom BCM2711) liegt bei 7.5 W. Systemintegratoren orientieren sich bei der Dimensionierung der Kühllösung an der TDP des Prozessors.
Der Apple A16 Bionic besitzt 44,00 MB Cache und wird in 4 nm hergestellt. Der Cache des Raspberry Pi 4 B (Broadcom BCM2711) liegt bei 1,00 MB. Der Prozessor wird in 28 nm gefertigt.
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Der Geekbench 5 Benchmark misst die Leistung des Prozessors und bezieht dabei auch den Arbeitsspeicher mit ein. Ein schnellerer Arbeitsspeicher kann das Ergebnis stark verbessern. Der Single-Core Test nutzt nur einen CPU-Kern, die Anzahl der Kerne sowie Hyperthreading beeinflussen das Ergebnis nicht.
Der Geekbench 5 Benchmark misst die Leistung des Prozessors und bezieht dabei auch den Arbeitsspeicher mit ein. Ein schnellerer Arbeitsspeicher kann das Ergebnis stark verbessern. Der Multi-Core Test bezieht alle CPU-Kerne mit ein und zieht einen großen Nutzen aus Hyperthreading.
Die theoretische Rechenleistung der internen Grafikeinheit des Prozessors bei einfacher Genauigkeit (32 bit) in GFLOPS. GFLOPS gibt an, wie viele Milliarden Gleitkommaoperationen die iGPU pro Sekunde durchführen kann.
Geekbench 6 ist ein Benchmark für moderne Computer, Notebooks und Smartphones. Neu ist eine optimierte Auslastung neuerer CPU-Architekturen die z.B. auf das big.LITTLE Konzept aufbauen und unterschiedlich große CPU-Kerne miteinander kombinieren. Der Einkern-Benchmark bewertet nur die Leistung des schnellsten CPU-Kerns, die Anzahl der CPU-Kerne eines Prozessors spielt hier keine Rolle.
Geekbench 6 ist ein Benchmark für moderne Computer, Notebooks und Smartphones. Neu ist eine optimierte Auslastung neuerer CPU-Architekturen die z.B. auf das big.LITTLE Konzept aufbauen und unterschiedlich große CPU-Kerne miteinander kombinieren. Der Mehrkern-Benchmark bewertet die Leistung aller CPU-Kerne des Prozessors. Virtuelle Threadverbesserungen wie die AMD SMT oder Intels Hyper-Threading haben einen positiven Einfluss auf das Benchmark-Ergebnis.
Der AnTuTu 10 Benchmark ist einer der bekanntesten Benchmarks für Mobil-Prozessoren, der mittlerweile in der Version 10 vorliegt. Es gibt sowohl eine Version für auf Android basierende Smartphones und Tablets, sowie eine Version für Apple-Mobil-Geräte, also für iPhones und iPads.
Der Antutu 10 Benchmark hat 3 Phasen. In der ersten Phase wird der Arbeittspeicher des Geräts getestet, in Phase 2 folgt dann ein Test der Grafik und in der letzten Phase wird dann das komplette Gerät, mit dem Rendern von 3D Grafiken, an seine Leistunggrenzen gebracht.
Antutu 10 ist damit hervorragend geignet die Performance verschiedener Geräte miteinander zu vergleichen.
Der AnTuTu 9 Benchmark eignet sich sehr gut um die Leistung eines Smartphones zu messen. AnTuTu 9 ist recht 3D-Grafik lastig und kann nun auch die Grafikschnittstelle "Metal" nutzen. In AnTuTu werden zudem der Arbeitsspeicher sowie die UX (Benutzererfahrung) durch Simulation der Browser- und App-Nutzung getestet. Die Version 9 von AnTuTu kann jede ARM-CPU vergleichen, die unter Android oder iOS ausgeführt wird. Geräte sind möglicherweise nicht direkt vergleichbar, wenn der Benchmark unter verschiedenen Betriebssystemen durchgeführt wurde.
Im AnTuTu 9 Benchmark ist die Einkern-Leistung eines Prozessors nur gering gewichtet. Die Bewertung setzt sich aus der Mehrkern-Leistung des Prozessors, der Geschwindigkeit des Arbeitsspeichers und der Leistungsfähigkeit der internen Grafik zusammen.
Prozessoren mit Unterstützung von künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen (ML) können viele Berechnungen insbesondere der Audio-, Bild- und Videoverarbeitung sehr viel schneller verarbeiten als klassische Prozessoren. Die Leistung wird in der Anzahl (Billionen) an Rechenoperationen pro Sekunde angegeben (TOPS).
Der Apple A16 Bionic wurde auf der Apple Keynote im September 2022 vorgestellt, wo er im Apple iPhone Pro 14 zum Einsatz kam. Der Prozessor wird im 4-Nanometerverfahren gefertigt und basiert auf einer hybriden big.LITTLE Architektur, wobei sich die 6 Prozessorkerne in 2 Hochleistungskerne und 4 Effizienzkerne aufteilen. Die Hochleistungskerne takten mit 3,46 Gigahertz und die Effizienzkerne noch mit 2,02 Gigahertz. Im Vergleich zum Vorgänger, dem Apple A15 Bionic mit 5 GPU-Kernen, ist lediglich die Taktfrequenz der Hochleistungskerne um 0,23 Gigahertz erhöht worden, die Taktfrequenz der Effizienzkerne ist identisch. Hyperthreading wird von dem Prozessor nicht unterstützt und das Übertakten des Prozessors ist ebenfalls nicht möglich.
Der Prozessor erreicht eine Single-Core Wert von 1890 Punkten und einen Multi-Core Wert von 5355 Punkten im Benchmark Geekbench 5. Damit ist er ca. 10 Prozent schneller als der Apple A15 Bionic.
Die interne Grafikeinheit ist im Vergleich zum Vorgänger verbessert worden. Zum einen wird sie im 1 Nanometer kleinerem 4-Nanometerverfahren gefertigt und zum anderen ist die Taktfrequenz um 0,10 Gigahertz höher als beim Apple A15 Bionic mit 5 GPU Kernen. Die GPU besitzt 160 Ausführungseinheiten mit 1280 Shakern und der maximale GPU-Speicher ist mit 8 Gigabyte angegeben. Die GPU des Apple A16 Bionic erreicht eine FP32-Rechenleistung (Einfache Genauigkeit) von 2 Teraflops und ist damit deutlich schneller als die GPU des Vorgängers, die eine FP32-Rechenleitung von nur 1,5 Teraflops.
Im Apple A16 Bionic sind 6 Gigabyte Arbeitsspeicher vom Typ LPDDR5-6400 verbaut. Über den einen vorhandenen Speicherkanal erreicht der Arbeitsspeicher eine Bandbreite von 51,2 Gigabyte / Sekunde. Damit gab es hier auch eine Update zum Apple A15 Bionic, der zwar ebenfalls mit 6 Gigabyte Arbeitsspeicher ausgestattet ist, jedoch ist hier der etwas ältere und langsamere LPDDR4X-4266 Arbeitsspeicher verbaut.
Raspberry Pi 4 B (Broadcom BCM2711) - Beschreibung des Prozessors
Der Broadcom BCM2711 ist auf dem Raspberry Pi 4 B Mainboard verlötet und besitzt 4 CPU-Kerne. Die Taktfrequenz liegt selbst für ARM-Prozessoren bei niedrigen 1,5 GHz. Per Konfigurationsdatei kann der Prozessor auf dem Raspberry Pi 4 B übertaktet werden, wobei bei guter Kühlung meist 1,7 - 1,8 GHz möglich sind. Die CPU-Kerne basieren auf dem Cortex-A72 Design, der Befehlssatz lautet ARMv8-A64 (64 bit).
Als interne Grafik bringt das SoC eine Broadcom VideoCore VI mit, die über 4 Ausführungseinheiten und 64 Shader verfügt. Damit eignet sie sich nicht für Spiele oder andere anspruchsvollere Aufgaben, sondern soll nur die Bild- bzw. Videoausgabe des Raspberry Pi übernehmen.
Das Broadcom BCM2711 SoC wird in einer älteren 28 nm Fertigung hergestellt und kann daher nur mit relativ geringen Taktfrequenzen betrieben werden, bevor das SoC sich stark erhitzt. Modernere Videocodecs wie auch h.265 / HEVC kann der Raspberry Pi 4 B per Hardware dekodieren und meistens einigermaßen flüssig wiedergeben. Daher eignet er sich auch mit Einschränkungen als Mediaplayer, zumindest dann, wenn die 1080p Auflösung ausreicht. 4K-Inhalte können teilweise auch flüssig wiedergegeben werden, das gilt aber nicht für alle 4k-Inhalte.
Der Raspberry Pi 4 B kann mit 1,2,4 oder 8 GB LPDDR4-2400 Speicher erworben werden, wobei immer nur ein Speicherkanal zum Einsatz kommt. Die Speicherbandbreite ist dementsprechend nicht sehr hoch. Der Broadcom BCM2711 kommt mit einer TDP von 7,5 Watt, kann aber auch mit weniger Energie (und dann mit weniger Leistung) betrieben werden. Das SoC verfügt über einen 1 MB großen Level 2 Cache.
Für einen Preis von aktuell ab 35 Euro (1 GB Version) bis 75 Euro (8 GB Version) ist der Raspberry Pi 4 B eine gute Einstiegslösung und eine deutliche Aufwertung gegenüber dem Vorgängermodell. Kleinere Netzwerklösungen wie ein kleines NAS lassen sich z.B. ideal mit dem Raspberry Pi 4 B verwirklichen.