In diesem CPU-Vergleich stellen wir den Apple M1 und den Apple A12Z Bionic gegenüber und prüfen anhand von Benchmarks, welcher Prozessor schneller ist.
Wir vergleichen den Apple M1 8-Kern Prozessor der im Q4/2020 erschienen ist mit dem Apple A12Z Bionic, welcher 8 CPU-Kerne besitzt und im Q1/2020 vorgestellt wurde.
Der Apple M1 ist ein 8-Kern Prozessor mit einer Taktfrequenz von 0,60 GHz (3,20 GHz). Der Prozessor kann zeitgleich 8 Threads berechnen. Der Apple A12Z Bionic taktet mit 2,49 GHz, besitzt 8 CPU-Kerne und kann parallel 8 Threads berechnen.
Die Leistungswerte der KI-Einheit des Prozessors. Es wird hier die isolierte NPU Leistung angegeben, die gesamte KI-Leistung (NPU+CPU+iGPU) kann höher sein. 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.
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 16 GB Arbeitsspeicher in maximal 2 Speicherkanälen werden vom Apple M1 unterstützt, während der Apple A12Z Bionic maximal 6 GB Arbeitsspeicher mit einer maximalen Speicherbandbreite von 68,2 GB/s ermöglicht.
Der Apple M1 besitzt eine TDP von 18 W. Die TDP des Apple A12Z Bionic liegt bei 15 W. Systemintegratoren orientieren sich bei der Dimensionierung der Kühllösung an der TDP des Prozessors.
Der Apple M1 besitzt 16,00 MB Cache und wird in 5 nm hergestellt. Der Cache des Apple A12Z Bionic liegt bei 8,00 MB. Der Prozessor wird in 7 nm gefertigt.
Der Apple M1 ist Apples erster Prozessor für Notebooks. Er basiert ebenso wie der Apple A12Z auf der ARM-Technologie und besitzt insgesamt 8 CPU-Kerne. Diese sind in einem hybriden Design (big.LITTLE) angeordnet und setzen sich aus 4 Performance-Kernen und 4 Effizienz-Kernen zusammen. Bei voller Systemlast können die Kerne auch gemeinsam Aufgaben berechnen.
Da der Apple A12Z ebenfalls über 8 Kerne (4+4) verfügt und ausschließlich im Apple iPad Pro (2019) eingesetzt wird, kann man den M1 Prozessor als direkten Nachfolger des Apple A12Z sehen. Apple erlaubt dem M1 allerdings eine dauerhaft höhere Energieaufnahme, womit auch ein deutlich gesteigerter Takt von 3,2 GHz einhergeht.
Gefertigt wird der Apple M1 in einem neuartigen 5 nm Verfahren, welches hohe Taktfrequenzen bei einem gleichzeitig sehr geringen Verbrauch ermöglicht. Außerdem kann Apple den M1 so z.B. im Apple iPad Pro 2021 bzw. im Apple MacBook (2020) passiv kühlen.
Mit der Apple M1 (8 Kern GPU), die ebenfalls in 5 nm gefertigt wird, konnte Apple die Grafikleistung des SoC auf beachtliche 2,6 TFLOPS steigern. Die Grafik dies Apple A12Z bietet hier mit 1,1 TFLOPS weniger als die Hälfte der Grafikleistung. Zudem kann Apples M1 Prozessor nun den freien Videocodec AV1 in Hardware dekodieren, was die Wiedergabe von neuartigen Videos nicht nur flüssiger erscheinen lässt, sondern die Systemlast bzw. die Auslastung des Prozessors beim Abspielen von AV1-Videos deutlich reduziert. Auch das kommt wieder der (guten) Akkulaufzeit der neuen Geräte mit M1 Prozessor zu Gute.
Den Cache des Prozessors konnte Apple im M1 im vergleich zum Apple A12Z verdoppeln. Es stehen nun 16 MB Cache zur Verfügung. Beim Arbeitsspeicher hat sich hingegen nichts getan: hier setzt Apple weiterhin auf LPDDR4X-4266 Speicher und vermeidet damit den Umstieg auf den neuen aber auch teureren LPDDR5-5200 Speicher, der z.B. bereits in neuen Samsung Geräten genutzt wird.
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Cinebench R23 ist die Weiterentwicklung von Cinebench R20 und basiert ebenso auf der Cinema 4D Suite, einem weltweit eingesetzten Programm, das benutzt wird um 3D-Inhalte und Formen zu generieren. Der Single-Core Test nutzt nur einen CPU-Kern, die Anzahl der Kerne sowie Hyperthreading beeinflussen das Ergebnis nicht.
Cinebench R23 ist die Weiterentwicklung von Cinebench R20 und basiert ebenso auf der Cinema 4D Suite, einem weltweit eingesetzten Programm, das benutzt wird um 3D-Inhalte und Formen zu generieren. Der Multi-Core Test bezieht alle CPU-Kerne mit ein und zieht einen großen Nutzen aus Hyperthreading.
Geekbench 6 ist ein Teillast-Benchmark für moderne Computer, Notebooks und Smartphones. Im Einkern-Test wird nur der schnellste CPU-Kern gemessen. Der Testdurchlauf simuliert die Leistung in der Praxis.
Im praxisnahen Geekbench 6 Mehrkern Benchmark wird die Leistung des Systems bei Teillast getestet. Die maximale Energieaufnahme des Prozessors wird bei weitem nicht ausgeschöpft.
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.
Die Leistungswerte der KI-Einheit des Prozessors. Es wird hier die isolierte NPU Leistung angegeben, die gesamte KI-Leistung (NPU+CPU+iGPU) kann höher sein.
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 Cinebench 2024 Benchmark basiert auf der Redshift-Rendering Engine die auch im 3D-Programm Cinema 4D des Herstellers Maxon zum Einsatz kommt. Die Benchmark-Durchläufe sind je 10 Minuten lang um zu Testen ob der Prozessor durch seine Wärmeentwicklung limitiert wird.
Der Mehrkern-Test des Cinebench 2024-Benchmarks nutzt alle CPU-Kerne zum Rendern mit der Redshift-Rendering-Engine, die auch in Maxons Cinema 4D zum Einsatz kommt. Der Benchmark-Lauf dauert 10 Minuten, um zu testen, ob der Prozessor durch seine Wärmeentwicklung eingeschränkt wird.
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.
Der AnTuTu 8-Benchmark misst die Leistung eines SoC. AnTuTu vergleicht die CPU, GPU, den Speicher sowie die UX (Benutzererfahrung) durch Simulation der Browser- und App-Nutzung. Die Version 8 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 8 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.
Im Blender Benchmark 3.1 werden die Szenen "monster", "junkshop" sowie "classroom" gerendert und die von dem System benötigte Zeit gemessen. In unserem Benchmark testen wir die CPU und nicht die Grafikkarte. Blender 3.1 wurde im März 2022 als eigenständige Version vorgestellt.
Nicht alle der hier aufgelisteten Prozessoren wurden von uns getestet. Einige der Ergebnisse wurden basierend auf einer Formel errechnet und können von Passmark CPU mark Ergebnissen abweichen und sind unabhängig von PassMark Software Pty Ltd. Der PassMark CPU Mark generiert Primzahlen um die Geschwindigkeit eines Prozessors zu messen. Hierbei werden alle CPU-Kerne sowie Hyperthreading genutzt.
Blender ist eine kostenlose 3D-Grafiksoftware zum rendern (erstellen) von 3D-Körpern, die sich in der Software auch mit Texturen versehen und animieren lassen. Der Blender Benchmark erstellt vordefinierte Szenen und misst dabei die Zeit (s) die für die komplette Szene benötigt wird. Je kürzer die benötigte Zeit, desto besser. Als Benchmark Szene haben wir bmw27 ausgewählt.
Effizienz des Prozessors unter voller Auslastung im Cinebench R23 (Mehrkern) Benchmark. Die erreichte Punktzahl wird durch die durchschnittlich benötigte Energie (CPU Package Power in Watt) geteilt. Je höher der Wert, desto effizienter ist die CPU unter Volllast.
Der Apple M1 ist Apples erster ARM-Chip für Macs. Er basiert und ähnelt den mobilen A-Prozessoren von Apple, besitzt aber im Vergleich zum Apple A14 Bionic vier mal mehr Level 2 Cache (16 MB zu 4 MB im Apple A14 Bionic). Er vereint 4 schnelle und große Firestorm-Kerne mit 4 effizienten und kleineren Icestorm-Kernen. Der Kernaufbau ist im big.LITTLE Design aufgebaut, was den Chips sehr stark aber gleichzeitig auch energiesparend macht.
Wie auch der Apple A14 Bionic wird auch der Apple M1 in 5 nm bei TSMC gefertigt, womit er der erste Serienchip für Mobil- und Desktopgeräte ist, der in 5 nm hergestellt wird. Je feiner die Fertigungsstruktur, umso energieeffizienter lassen sich Prozessoren betreiben. Der Prozessor wird mit 3,2 GHz betrieben und kann passiv (ohne aktive Lüftung) oder aktiv mit einem Lüfter eingesetzt werden. Die TDP liegt bei 10 bis 15 Watt.
Der Apple M1 bringt er eine sehr schnelle iGPU mit 7 oder 8 GPU-Kernen mit. Die 8-Kern Variante der iGPU erreicht dabei eine FP32-Rohleistung von 2,6 TFLOPGS (2600 GFLOPS). Zusätzlich ist das SoC mit 16 AI/ML Kernen für maschinelle Berechnungen wie Video- oder Bildbearbeitung ausgerüstet. Ein ISP für die Optimierung von Bildern und Aufnahmen über die Webcam des Notebook ist auch vorhanden. Der Chip unterstützt hardwarebeschleunigtes AES und kann so die Daten auf der im System eingebauten SSD schnell und effizient verschlüsseln.
Es werden bis zu 16 GB LPDDR4X / LPDDR5 Arbeitsspeicher unterstützt, der beim Apple M1 in einem dichten DRAM-Package direkt mit im SoC integriert ist, was die Bandbreite und den damit verbundenen Datendurchsatz stark erhöht. Davon profitiert im großen Maße auch die iGPU, die den Arbeitsspeicher auch als Grafikspeicher nutzt. Das reicht für den Prozessor um sich aktuell im Geekbench 5 - Einkern Benchmark den ersten Platz zu sichern. Aber auch in Mehrkern-Benchmarks erreicht der 15 Watt Prozessor Punktzahlen die bisher nur 45+ Watt Prozessoren vorbehalten waren.
Apple A12Z Bionic - Beschreibung des Prozessors
Der Apple A12Z Bionic ist ein schneller Smartdevice Prozessor den der Hersteller Apple in einigen Tablets (Apple iPad Pro) einsetzt. Er basiert auf dem normalen Apple A12 Smartphone Prozessor, besitzt aber doppelt so viele Performance-Kerne.
Insgesamt besitzt der Apple A12Z Bionic vier Performance CPU-Kerne (Apple Vortex) die mit bis zu 2,49 GHz takten können. Ergänzt werden diese durch weitere vier Effizienz Kerne (Apple Tempest), die maximal 1,59 GHz schnell sind. Die E-Kerne sind kleiner, takten niedriger und benötigen weniger Energie.
Der Apple A12Z Bionic besitzt bereits eine hardwareseitige KI-Beschleunigung, die die Bild- und Videoverarbeitung deutlich beschleunigt. Dazu verbaut der Hersteller im Apple A12Z Bionic acht Neurale Kerne, die eine theoretische KI-Rechenleistung von 5 TOPS erreichen.
Die integrierte Grafik des Apple A12Z Bionic kann mit maximal 1,13 GHz takten und kommt auf 512 Textur-Shader. Die Grafik-Rechenleistung von knapp 1,2 TFLOPS (FP32) kann sich für einen mobilen Smartdevice Prozessor wirklich sehen lassen und ist schnell genug für alle Mobilspiele.
Die hohe Grafikleistung hängt auch mit dem schnellen LPDDR4X-4266 Speicher zusammen, der in zwei Kanälen mit dem SoC verbunden ist. Die 6 GB Arbeitsspeicher erreichen maximal 68,2 GB/s an Speicherbandbreite.
Die TDP des SoC liegt zwischen 12 und 15 Watt, Apple selbst gibt für den Apple A12Z Bionic keinen genauen TDP-Wert an, so dass wir die Energieaufnahme in Benchmarks genutzt haben um die TDP zu schätzen. CPU und GPU-Teil des Apple A12Z Bionic teilen sich dabei die maximal mögliche Energie nach Bedarf untereinander auf.
Gefertigt wird der Apple A12Z Bionic bei TSMC in einem 7 nm Fertigungsverfahren. Apple nutzt in der Regel die neuste Fertigungslinie des taiwanesischen Halbleiterherstellers um möglichst effiziente Prozessoren zu realisieren.