Der Apple M1 ist ein System on a Chip (SoC) von Apple, der im Late 2020 MacBook Air und MacBook Pro 13 verbaut wird. Er integriert 8 Prozessorkerne in zwei Cluster. Vier schnelle Performance-Kerne mit 192 KB Instruction-Cache, 128 KB Data-Cache und 12 MB geteilten L2-Cache und vier Effizienz-Kerne mit 128 KB Instruction-Cache, 64 KB Data-Cache und 4 MB geteilten L2-Cache. Weiters integriert der SoC 16 MB Sstem Level Cache (geteilt mit der GPU).
Laut Apple sind die Performance-Cores die aktuell schnellsten der Welt und die Energieeffizienz deutlich besser als derzeitige Laptop-Chips. Die Stromsparkerne takten mit 600 - 2064 MHz, die Performance mit 600 - 3204 MHz.
Der M1 wird in zwei TDP Bereichen ausgeliefert. 10 Watt für das MacBook Air mit passiver Kühlung und wahrscheinlich wieder um die 28 Watt im MacBook Pro 13 und Mac Mini mit Lüfter.
Die integrierte Grafikkarte bietet 8 Kerne (im Einstiegs MacBook Air sind nur 7 aktiviert). Wenn alle 8 genutzt werden, bietet die GPU 128 Ausführungseinheiten mit einer theoretischen Leistung von 2,6 Teraflops. Dadurch soll sie die schnellsten iGPUs von Intel und AMD schlagen können (laut Apple).
Weiters bietet der Chip eine 16-Kern-Neural-Engine für AI-Beschleunigung mit bis zu 11 TOPS Rohleistung, die Secure Enclave, Unified Memory Architecture, Thunderbolt / USB 4 Controller, ISP und Media De- und Encoder.
Der Chip wird im modernen 5nm Prozess bei TSMC gefertigt und soll sehr energieffizient sein. Mit 16 Milliarden Transistoren ist der Chip sehr groß (doppelt so viele Transistoren wie die Tiger Lake U-Serie).
Der Apple M4 (10 Kerne) ist ein System-on-a-Chip auf ARM-Architektur mit 10 CPU-Kernen, einer Neural Engine mit 16 Kernen und einer GPU mit 10 Kernen und RT-Unterstützung. Der M4 wurde im Mai 2024 im Rahmen eines iPad-Launch-Events vorgestellt; er verfügt über 4 Leistungskerne, die mit bis zu 4,4 GHz laufen, was eine deutliche Verbesserung gegenüber dem M3 und dessen Höchsttaktfrequenz von 4,06 GHz darstellt. Außerdem verfügt dieser neue Chip über 4 Performance-Kerne und 6 Effizienz-Kerne, während der M3 mit 4 Performance-Kernen und 4 Effizienz-Kernen auskommen musste.
Vom M4 gibt es auch eine schwächere Einstiegs-Variante mit 9 der 10 CPU Kerne.
Architektur und Eigenschaften
Es scheint, dass die neuen CPU-Kerne mit höheren Taktfrequenzen laufen als die des M3 und auch einige kleinere architektonische Verbesserungen aufweisen. Die SME2-Unterstützung weist darauf hin, dass sowohl für die Leistungskerne als auch für die Effizienzkerne eine stark angepasste Version der ARM v9.4-A-Mikroarchitektur verwendet wird. Der integrierte Hauptspeicher ist nun schnellerer LPDDR5X-7500 RAM (Unified Memory), während der M3 auf 6400 MT/s beschränkt war. Bei den drahtlosen Verbindungen bleibt s leider bei Wi-Fi 6E und BT 5.3. Thunderbolt 3 / USB 4-Unterstützung ist an Bord, genau wie DisplayPort-Unterstützung. Die aktualisierte NPU liefert bis zu 38 TOPS Leistung für KI-Workloads.
Leistung
Laut ersten Daten (laut Geekbench-Datenbank) soll der 3-nm-Chip in jeder Hinsicht 10 bis 25 % schneller sein als der M3.
Nach diesen Ergebnissen wurde die Multi-Thread-Leistung, die NPU-Leistung und die GPU-Leistung alle erheblich gesteigert. Es bleibt jedoch abzuwarten, ob diese Verbesserungen auch bei langfristiger Belastung aufrechterhalten werden können und auch bei anderen Benchmarks umgesetzt werden können.
Grafik
Ähnlich wie die 10-Kern-GPU des M3 verfügt die M4-GPU (ebenfalls 10 Kerne) über Hardware-Unterstützung für Raytracing sowie Mesh-Shading und andere moderne Technologien. Sie unterstützt externe Bildschirme mit Auflösungen von bis zu 6K und kann die gängigen AV1-, HEVC- und AVC-Videocodecs hardwaremäßig dekodieren (die Kodierung wird für AV1 noch nicht unterstützt).
Stromverbrauch
Das M4 wird in einem sehr dünnen Metallgehäuse ohne jegliche aktive Kühlung untergebracht sein. Es ist davon auszugehen, dass der dauerhafte Stromverbrauch des Chips nicht über 5 Watt liegen wird, wobei kurzfristige Spitzenwerte von bis zu 14 Watt theoretisch möglich sind.
In der offiziellen Pressemitteilung von Apple heißt es, dass der Chip in einem 3-nm-Prozess der zweiten Generation“ (höchstwahrscheinlich ein TSMC-Prozess) gefertigt wird, der eine sehr gute Energieeffizienz (ab H1 2024) gewährleistet.
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