In diesem CPU-Vergleich stellen wir den Apple M1 und den Apple A13 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 A13 Bionic, welcher 6 CPU-Kerne besitzt und im Q3/2019 vorgestellt wurde.
Der Apple M1 ist ein 8-Kern Prozessor mit einer Taktfrequenz von 3,20 GHz. Der Prozessor kann zeitgleich 8 Threads berechnen. Der Apple A13 Bionic taktet mit 2,06 GHz, besitzt 6 CPU-Kerne und kann parallel 6 Threads berechnen.
8
Kerne
6
8
Threads
6
hybrid (big.LITTLE)
Kernarchitektur
hybrid (big.LITTLE)
Nein
Hyperthreading
Nein
Nein
Übertaktbar ?
Nein
3,20 GHz 4x Firestorm
A-Kern
2,65 GHz 2x Lightning
2,06 GHz 4x Icestorm
B-Kern
1,80 GHz 4x Thunder
--
C-Kern
--
Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen
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.
Apple Neural Engine
KI-Hardware
Apple Neural Engine
16 Neural cores @ 11 TOPS
KI-Spezifikationen
8 Neural cores @ 6 TOPS
Interne Grafik
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.
Dekodieren / Enkodieren
Codec h265 / HEVC (8 bit)
Dekodieren / Enkodieren
Dekodieren / Enkodieren
Codec h265 / HEVC (10 bit)
Dekodieren / Enkodieren
Dekodieren / Enkodieren
Codec h264
Dekodieren / Enkodieren
Dekodieren / Enkodieren
Codec VP9
Dekodieren / Enkodieren
Dekodieren
Codec VP8
Dekodieren / Enkodieren
Nein
Codec AV1
Nein
Dekodieren
Codec AVC
Dekodieren
Dekodieren
Codec VC-1
Dekodieren
Dekodieren / Enkodieren
Codec JPEG
Dekodieren / Enkodieren
Arbeitsspeicher & PCIe
Bis zu 16 GB Arbeitsspeicher in maximal 2 Speicherkanälen werden vom Apple M1 unterstützt, während der Apple A13 Bionic maximal 4 GB Arbeitsspeicher mit einer maximalen Speicherbandbreite von 34,1 GB/s ermöglicht.
LPDDR4X-4266
Arbeitsspeicher
LPDDR4X-4266
16 GB
Max. Speicher
4 GB
2 (Dual Channel)
Speicherkanäle
1 (Single Channel)
68,2 GB/s
Max. Bandbreite
34,1 GB/s
Nein
ECC
Nein
16,00 MB
L2 Cache
8,00 MB
L3 Cache
4.0
PCIe Version
--
PCIe Leitungen
--
--
PCIe Bandbreite
--
Leistungsaufnahme
Der Apple M1 besitzt eine TDP von 15 W. Die TDP des Apple A13 Bionic liegt bei 6 W. Systemintegratoren orientieren sich bei der Dimensionierung der Kühllösung an der TDP des Prozessors.
15 W
TDP (PL1 / PBP)
6 W
--
TDP (PL2)
--
20 W
TDP up
--
10 W
TDP down
--
--
Tjunction max.
--
Technische Daten
Der Apple M1 besitzt 16,00 MB Cache und wird in 5 nm hergestellt. Der Cache des Apple A13 Bionic liegt bei 8,00 MB. Der Prozessor wird in 7 nm gefertigt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 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 A13 Bionic - Beschreibung des Prozessors
Der Apple A13 Bionic ist ein Smartphone Prozessor von Apple. Er wird im Apple iPhone 11 und Apple iPhone 11 Pro eingesetzt und kommt auch in Apples iPad zum Einsatz. Apples Smartphone Prozessoren sind im Vergleich mit der Konkurrenz meistens sehr schnell und erreichen mit ihren zwei schnellen Performance-Kernen hohe Ergebnisse auch in Einkern-Szenarien. Die Grafikleistung des Apple A13 Bionic ist gut aber im Vergleich zu anderen Premium-Smartphone-Prozessoren nicht ganz konkurrenzfähig.
Der Prozessor nutzt einen hybriden big.LITTLE Kernaufbau, der zwei große CPU-Kerne (Lightning Architektur) mit vier kleineren CPU-Kernen (Thunder Architektur) vereint. Die unterschiedlich großen CPU-Kerne takten mit bis zu 2,65 GHz (P-Kerne) bzw. 1,8 GHz (E-Kerne). Maximal sechs Threads können parallel abgearbeitet werden, Hyperthreading bzw. Simultaneous Multi-Threading wird durch den Apple A13 Bionic nicht unterstützt.
Der Apple A13 Bionic integriert auch eine eigene Grafikeinheit, die 32 Ausführungseinheiten und 256 Shader besitzt. Maximal 4 GB Speicher kann die iGPU im Apple A13 Bionic nutzen.
Bis zu 4 GB LPDDR4X Speicher kann der Smartphone-Prozessor insgesamt anbinden. Die maximale Bandbreite liegt bei 34,1 Gigabytes pro Sekunde, was für ein Smartphone ein guter Wert ist. Die maximale Energieaufnahme des Prozessors wird von Apple selbst nicht angegeben. Verbrauchsmessungen legen aber nahe, dass die CPU zwischen 5 und 6 Watt an Energie aufnehmen kann. Bei einer höheren Energieaufnahme würde das Smartphone schnell überhitzen, was die Leistung des Apple A13 Bionic reduzieren würde.
Der Apple A13 Bionic besitzt 8 MB an Level 2 Cache und nutzt den ARMv8-A64 Befehlssatz. Apple nutzt in seinen Prozessoren seit längerem ein Chiplet-Design und kann so verschiedene CPU und GPU Ausbaustufen relativ leicht anbieten. Als Betriebssystem wird ausschließlich Apples iOS bzw. Apples iPad OS unterstützt.