ARM-Macs: Wie die Benchmark-Ergebnisse des "Developer Transition Kits" zu interpretieren sind

Vor einer Woche gab Apple den Umstieg auf Apple-eigene A-Prozessoren beim Mac bekannt – in den kommenden zwei Jahren werden alle Macs auf ARM-basierende Apple-Chips umgestellt. Apple erhofft sich, wie der Konzern auf der Keynote und in diversen WWDC-Videos für Entwickler betont, verbesserte Leistungswerte bei zeitgleich geringerem Energiehunger. Übersetzt bedeutet das: Schnellere Macs, die länger ohne Ladekabel auskommen. Um Entwicklern die Migration auf die neuen ARM-Macs zu vereinfachen, liefert Apple einen Mac mit A12Z-Prozessor aus. Hier handelt es sich um keinen fertigen Mac, sondern nur um eine hastig zusammengebastelte Maschine, damit Entwickler die Migration durchführen können – dieser Mac wird so nie auf den freien Markt kommen.


Trotzdem interessierte natürlich viele, wie schnell das "Developer Transition Kit" ist. Schaut man sich die rohen Zahlenwerte aus Geekbench an, gibt es erst einmal lange Gesichter: Die absoluten Zahlen lassen vermuten, dass die ARM-Macs deutlich langsamer sind als aktuelle Macs:

Modell Single-Core Multi-Core
Developer Transition Kit, A12Z, 2,4 GHz, 4 Kerne  ~820  ~2800
iPad Pro 2020, A12Z, 2,4 Ghz, 4/8 Kerne  ~1100  ~4600
Mac mini 2018, i3, 3,6 GHz, 4 Kerne  ~910  ~3400
MacBook Air 2020, i5, 1,1 GHz, 4 Kerne ~1120 ~3400
MacBook Pro 2019, i9, 2,3 GHz, 8 Kerne  ~1130  ~7200
iPhone 11, A13, 2,66 GHz, 2/6 Kerne  ~1340  ~3400

Geekbench-Resulate haben erfahrungsgemäß eine hohe Variation pro Durchlauf – im Hintergrund laufen unter Umständen andere macOS-Prozesse, welche mit Geekbench um Prozessorzeit buhlen. Daher sind in der obigen Tabelle die Mittelwerte aus diversen Benchmarkergebnissen angegeben.

Verwirrung um Taktrate
Schaut man sich die Benchmark-Ergebnisse an, könnte man meinen, die Taktrate eines Prozessors sei egal: Ein i3 mit 3,6 GHz erreicht geringere Single-Core-Werte als ein i5 mit 1,1 GHz. Leider ist dies nicht mehr so einfach zu interpretieren wie noch vor 20 Jahren: Prozessoren können heutzutage einen Turbo-Boost-Modus nutzen, bei welchem die Taktrate temporär deutlich angehoben wird – manchmal sogar um ein Vielfaches des Basistaktes. Während Benchmarks ist dies von großer Bedeutung, da für einen kurzen Zeitraum deutlich mehr Leistung abgerufen werden kann.

Noch ist völlig unklar, ob das "Developer Transition Kit" bereits eine ähnliche Mechanik mitbringt, oder ob die maximale Taktrate wie im iPad Pro 2,4 GHz beträgt. Sollte dies der Fall sein, könnte hier noch spürbar Luft nach oben existieren, da ein MacBook oder Mac mini deutlich leichter zu kühlen ist als ein iPad oder iPhone.

Benchmarks mit Rosetta
Die Ergebnisse zeigen, dass ein Mac mit A12Z-Chip im Geekbench-Benchmark deutlich langsamer ist als ein iPad Pro. Der Grund ist allerdings schnell ausgemacht: Geekbench für den Mac existiert nur für Intel/x86-Chips, nicht für ARM-Macs. Das führt dazu, dass der Benchmark über Rosetta 2 ausgeführt wird – also mit nicht-nativem Code.

Rosetta 2 bringt erheblich weniger Performance-Verlust mit als Rosetta beim PowerPC-Intel-Switch vor 15 Jahren: Programme werden bei Rosetta 2 zum größten Teil bereits bei der Installation übersetzt anstatt während des Ausführens. Dies hat den großen Vorteil, dass die Emulation erheblich schneller abläuft – jedoch nicht völlig ohne Performance-Verlust.

Die schlechtere Performance der Emulation wird dadurch verursacht, dass Rosetta 2 manche Verhaltensweisen der Intel-Prozessoren nachahmen muss: So verhält sich der ARM-Chip bei manchen Fliesskommaberechnungen anders als x86-Prozessoren – dies muss Rosetta 2 während der Emulation abfangen und kostet Zeit. Geschätzt dürften x86-Programme je nach Art etwa 10 bis 40 Prozent langsamer laufen als ARM-native Apps.

Sieht man sich die Benchmark-Ergebnisse des iPad Pro 2020 an, welches auf den selben Prozessor wie das "Developer Transition Kit" setzt, wird schnell klar, dass Rosetta 2 zwar einen sehr guten Job macht – aber Benchmarks einer Emulation führen trotzdem zu geringeren Messwerten.

Warum keinen A13?
Letztes Jahr statte Apple das iPhone 11 und 11 Pro mit einer neuen Prozessorgeneration aus – dem Apple A13. Dieser erzielt je nach Benchmark zwischen 10 und 40 Prozent mehr Leistung als ein A12. In diesem Jahr stellt Apple wahrscheinlich den A14 vor – zusammen mit dem iPhone 12. Noch ist völlig unklar, welche Prozessorgeneration im Mac zum Einsatz kommt. Apple betonte nur, dass der Mac eigene Prozessoren einsetzten wird. Wahrscheinlich meinte Apple hiermit, dass der Mac mit unterschiedlichen Kern-Konfigurationen mitbringt: Im iPhone setzt Apple zwei Performance-Kerne und vier auf Effizienz getrimmte Kerne ein – beim Mac könnte dies genau andersherum sein: Apple könnte hier 4 oder 6 Performance-Kerne und zwei Effizenz-Kerne verbauen.

Warum Apple beim "Developer Transition Kit" einen A12Z wählte, ist nicht klar. Vielleicht war es für Apple einfacher, diesen schnell und ohne viel Aufwand so anzupassen, dass dieser im Developer-Kit seinen Dienst verrichtet.

Es ist zu erwarten, dass die Mac-Prozessoren auf dem A13 oder A14 basieren und nicht auf dem betagten A12, welcher im Jahr 2018 erschien.


4 Kerne?
Geekbench ist der Auffassung, dass das Developer-Kit vier Prozessorkerne mitbringt – in Wirklichkeit sind dies aber 8. Der Grund hierfür dürfte bei Rosetta 2 zu suchen sein: Bisherige Mac-Programme müssen sich keine Gedanken darüber machen, welche Kerne diese verwenden, da alle Kerne in Intel-Prozessoren gleich sind. Dies ist bei Apple-Chips anders – und dementsprechend muss die Software angepasst sein. Da bisherige x86-Software nicht angepasst ist, gaukelt Rosetta 2 den Programmen vor, sie würden auf einem 4-Kern-System laufen – und stellt offensichtlich nur die Performance-Kerne zur Nutzung bereit.

Welche Performance ist zu erwarten?
Zuerst zeigt der Benchmark, dass Rosetta 2 sehr effizient ist: Bisherige Mac-Apps werden sich ohne größere Performance-Einbußen auf ARM-Macs nutzen lassen – selbst wenn diese nur einen A12Z mitbringen würden.

Es ist zu erwarten, dass ein ARM-natives Geekbench ähnliche Performance-Werte wie auf dem 2020er iPad Pro erreichen würde. Daher ist die Single-Core-Performance trotz (wahrscheinlich) fehlendem Turbo-Boost mit den aktuellen Intel-Macs vergleichbar. Auch die Multi-Core-Performance sollte dann auf Niveau des iPad Pro liegen.

Zieht man ferner in Betracht, dass die maximale Turbo-Boost-Taktfrequenz der kommenden ARM-Macs wahrscheinlich über 2,4 GHz liegt, dürften die Benchmark-Werte sich weiter verbessern. Sollte Apple als Grundlage der Mac-Prozessoren einen A13 oder gar A14 wählen, sollte dies nochmalig zu gesteigerten Ergebnissen führen.

Grob überschlagen könnten ARM-Macs im optimalen Fall (mehr Turbo-Boost-Takt, A14 als Basis) im Single-Core-Benchmark 50 bis 100 Prozent schneller sein als aktuelle Intel-Macs – bereits der A13 im iPhone erreicht um 20 Prozent höhere Ergebnisse im Single-Core-Test. Dies sind Schätzungen mit vielen (optimistischen) Annahmen – erst im Herbst zeigt sich, wie schnell die allerersten ARM-Macs tatsächlich sind. Recht sicher ist, dass die ARM-Macs den aktuellen Zahlen nach zumindest nicht langsamer sind. Möglich ist auch, dass Apple bei manchen Macs die Akkulaufzeit höher priorisiert als die Rechenleistung – das MacBook Air wäre hier ein Kandidat. Sollten die ARM-Prozessoren in Macs ähnlich effizient arbeiten wie in einem iPad oder iPhone, wären deutlich längere Akkulaufzeiten denkbar.

Kommentare

UWS30.06.20 09:04
Junge, Junge, das ist mal ein wüster Spekulationsartikel.

Aber zumindest das hier "...und nicht auf dem betagten A12, welcher im Jahr 2018 erschien" müsste man ergänzen mit "...und den Apple vor 3 Monaten noch in das aktuelle iPad Pro 2020 einbaute."
-6
Crypsis8630.06.20 09:15
finde es eigentlich ne ganz schöne zusammenfassung. und vor allem: der a13 ist doch jetzt schon schneller als der a12. dann wird der a14 auch schneller sein.
+8
Mac-Spezi
Mac-Spezi30.06.20 09:35
Es hieß doch das iOS-Apps auf ARM-Macs nativ und ohne Anpassung laufen. Geekbench gibts ja auch als iOS-App. Warum nimmt man nicht diese Version zum Testen auf dem Developer Mac? Die iOS Version ist ja bereits auf ARM optimiert. Wäre mal interessant was da für Werte herauskommen.
https://ts.la/andr19985
+2
Mendel Kucharzeck
Mendel Kucharzeck30.06.20 09:49
Mac-Spezi
Die iOS-Apps auf dem Mac bringen wahrscheinlich auch leichte Performance-Einbußen mit, da bestimmte Aspekte mittels Mac Catalyst nachgeahmt werden – aber wahrsch. weniger als Rosetta.
+1
Nerone30.06.20 09:51
Warum Apple beim "Developer Transition Kit" einen A12Z wählte, ist nicht klar.
——-

Evtl. weil die Entwicklung des Developer Kit auch im Jahr 2018 angefangen hat? 🧐😉
+8
marcozingel
marcozingel30.06.20 09:54
Lame Duck !
-14
StraightEdge89
StraightEdge8930.06.20 10:09
Ein Cinebench Durchlauf würde mich mal interessieren...
+3
Dante Anita30.06.20 10:10
Schon aus Marketinggründen war klar, dass sie in ein Developer-Gerät nicht die neuesten Hardware einbauen. Wer will schon sein Pulver so schnell verschießen?

Das Developer-Kit soll zeigen: Es geht schon mit der alten A-Serie in respektabler Geschwindigkeit. Freut euch auf das, was kommt.
+9
RyanTedder
RyanTedder30.06.20 10:14
Mein erster Gedanke war, das der A12Z sich einerseits am schnellsten in den Mac Mini integrieren ließ bzw. auch in einer früheren Phase eingeplant wurde. Oder es war genau umgekehrt und Apple hat sich Spontan dazu entschlossen und wollte die restlichen Ressourcen nutzen um sich auf die Fertigstellung und Produktion des A14 zu konzentrieren.
Aber spielt auch alles keine Rolle, da dass Entwicklerkit nur zum testen gedacht ist. es wundert mich viel mehr das da soviel Wind drum gemacht wird. Das ändert nichts an meiner Erwartungshaltung, da ich auch beim den nächsten iPad Pro einen großen Leistungssprung erwartet hätte. Gleiches wird auch auf den ersten kommerziellen ARM Mac zutreffen.
+1
pünktchen
pünktchen30.06.20 10:16
Also ich finde +50% Single Core Leistung bei einem hypothetischen A14xyz schon recht optimistisch. Vielleicht +15% durch höhere IPC und nochmal +20% durch höhere Frequenz. Macht dann vielleicht 1500-1800. Mehr Luft ist beim Multi Core, 8 statt 4 schnelle Kerne sollten locker drin sein ohne allzu viel Wärme abzustrahlen. Reicht für 10000-12000 wenn es so gut skaliert wie zwischen A12 und A12x.
+2
athlonet30.06.20 10:21
Nerone
Warum Apple beim "Developer Transition Kit" einen A12Z wählte, ist nicht klar.
——-

Evtl. weil die Entwicklung des Developer Kit auch im Jahr 2018 angefangen hat? 🧐😉

Oder weil es vom A13 keine X bzw. Z Version gibt, also nur eine Version mit 2 Hochleistungskernen. Deswegen ist der A12Z (wegen 4 Hochleistungskernen) Multicore einfach schneller als der A13.
+5
AndreasDV30.06.20 10:25
Wieso soll dieser ARM Mac hastig zusammen gebastelt sein? Apple arbeitet seit Jahren daran und soll nun dieses Kit ganz schnell zusammen gefrickelt haben? Never
+2
Mendel Kucharzeck
Mendel Kucharzeck30.06.20 10:38
AndreasDV
Z.B. weil dieser keine normalen Mac-Schnittstellen wie Thunderbolt mitbringt und nur HDMI-Out...
0
Mendel Kucharzeck
Mendel Kucharzeck30.06.20 10:40
athlonet
Das ist ein guter Punkt, stimmt. Dies würde für A12Z sprechen statt A13.
0
Wellenbrett30.06.20 10:53
Danke für die tolle Zusammenfassung in dem Artikel!
Kürzlich, meine ich hier gelesen zu haben, heute steht es auch in einem Artikel bei Golem, daß Apple in dem ersten auf eigenem Silikon basierenden Mac gerüchteweise ein A14-Derivat mit 8 schnellen Firestorm-Kernen und 4 effizienten Icestorm-Kerne verwenden wird. Der Prozessor soll im N5-EUV-Prozess von TSMC gefertigt werden. Das wird wohl eine ganz andere Geschwindigkeits-Dimension werden.
+5
Mendel Kucharzeck
Mendel Kucharzeck30.06.20 11:01
Wellenbrett
Danke für das Lob!

Bezüglich des Mac-Prozessors: Da gibt es derzeit nichts aussagekräftiges von Apple. Es ist möglich, dass es sich um A13-Kerne handelt wird oder um A14-Cores. Auch über die Anzahl der Kerne ist nichts offizielles bekannt. Der eingesetzte Prozessor wird sich auch maßgeblich danach ausrichten, welche Macs Apple zuerst umstellt – ein MacBook Air wird mit Sicherheit eine andere Kern-Konfiguration bekommen als ein iMac.
+2
ERNIE30.06.20 11:44
Mir hat der Artikel gefallen. Ein schöne Mischung aus Fakten und spekulativen Analysen. Danke.

Das Apple den A12Z für das Entwicklersystem genommen hat, liegt für mich auf der Hand. Einerseits lässt man sich nicht in die Karten schauen, wo die Reise in ein paar Monaten hingeht, andererseits liefert man ein System, welches etwa das 2019er MacBook Air (und ältere) blass aussehen lässt.
Hier von "Lame Duck" zu sprechen (wie weiter oben in den Kommentaren geschenen), ist wohl eher als Troll-Kommentar zu sehen. Der Entwickler-ARM-Mac liegt damit definitiv auf oder gar über dem Leistungsniveau der meisten im Umlauf befindlichen Büro- und Heim-PCs... und dass sogar bei übersetzem/emuliertem Programm-Code.

Ich glaube wir werden bezüglich der Leistung große Augen machen, wenn die ersten offizielle ARM-Macs vorgestellt werden.
+6
ThorsProvoni
ThorsProvoni30.06.20 12:00
Nun ja, trotz Emulation schneller als ein Snapdragon 8cx .

Die Gerüchteküche (wie Wellenbrett oben schon angemerkt hat) spricht von
acht schnellen Kernen (Firestorm) und mindestens vier effizienten Kernen (Icestorm).

Hier mal die Entwicklung der Single Core Geschwindigkeit (Geekbench 5):
  • A10 Fusion (2,3 GHz): 759
  • A11 Bionic (2,4 GHz): 918
  • A12 Bionic: (2,5 GHz): 1106
  • A13 Bionic (2,7 GHz): 1327

MacRumors spekuliert auf einen Single Core Wert beim A14 von über 1600 und einen Multi-Core Wert von 4600, aber da reden wir immer noch über einen ARM SoC für ein iPhone.

Ganz steile These: Der erste ARM-Mac liegt dann bei ca. 1800 Single Core und 10000 Multi Core, das wäre dann deutlich schneller als ein iMac Intel Core i9-9900K @ 3.6 GHz mit 8 Kernen.

Kommt mir jetzt selber etwas unrealistisch vor (vor allem kann man die Geekbench-Werte zwischen iOS und macOS nicht 1:1 vergleichen), aber man darf ja noch träumen
+7
S12-valve30.06.20 12:24
Phantastereien
-4
Gammarus_Pulex
Gammarus_Pulex30.06.20 12:49
Wenn ein wirklich guter SingleCore dabei rumkommt, könnte es mich wieder zum Mac ziehen. Es gibt leider immernoch zu viel Software, die mit vielen Kernen nach wie vor nicht allzu viel anzufangen weiß.
0
BarbedAndTanged30.06.20 13:06
Mal abgesehen davon, dass der komplette Artikel deutlich macht, dass die Geekbench Tests Null Aussagekraft über die Leistung des ARM Chips haben, was stimmt mit dem Wort „Leistung“ nicht, dass der Schreiber hier unbedingt einen Anglizismus anwenden will? „Performance“ ist nicht nur länger sondern fügt dem Artikel inhaltlich gar nichts hinzu weil es exakt das Gleiche ausdrückt. Performance = Leistung.
Ich weiß, ich weiß. Sprachpolizei usw aber mir sträuben sich bei sowas echt die Nackenhaare und das lenkt dann beim lesen vom Inhalt ab.
-7
andreas_g
andreas_g30.06.20 13:13
Laut Google-Translator: barbed and tanged = mit Widerhaken versehen und gezackt

Ich konnte nicht anders, als auf diese Ironie hinzuweisen. Ansonsten sehe ich das auch so. Anglizismen bringen selten einen Mehrwert und erschweren das Lesen.

Zum Thema: Das sind wirklich spannende Zeiten! Ich rechne auch mit einem deutlichen Sprung in der Rechenleistung. Jetzt muss mein iMac early 2009 wahrscheinlich noch ein Jahr oder etwas weniger durchhalten. Eine sehr verlässliche Maschine und immer noch brauchbar für viele Anwendungen. Ich hoffe, dass die Verlässlichkeit auch bei den neuen Macs erhalten bleibt.
0
BarbedAndTanged30.06.20 13:24
Das liegt zum Einen daran, dass ich nicht in Deutschland lebe und zum Anderen, ist dies ein Fachbegriff aus meiner Arbeitswelt den ich auch für meine Emailadresse verwende.
Ich habe nichts gegen Anglizismen wenn sie sinnvoll eingesetzt werden. Aber oftmals werden sie dazu benutzt, um künstlich einen Jargon zu Erzeugen.
andreas_g
Laut Google-Translator: barbed and tanged = mit Widerhaken versehen und gezackt

Ich konnte nicht anders, als auf diese Ironie hinzuweisen.
-1
Mendel Kucharzeck
Mendel Kucharzeck30.06.20 13:58
MitWiderhakenVersehenUndGezackt
...dass die Geekbench Tests Null Aussagekraft über die Leistung des ARM Chips haben....

Wo hab ich das denn gesagt?
+1
BarbedAndTanged30.06.20 14:09
Mendel Kucharzeck
MitWiderhakenVersehenUndGezackt
...dass die Geekbench Tests Null Aussagekraft über die Leistung des ARM Chips haben....

Wo hab ich das denn gesagt?

Hast Du nicht. Hab ich allerdings auch nicht behauptet.
0
Thyl30.06.20 14:29
das mit dem Stromverbrauch ist recht kniffelig, es gibt ne Reihe von Graphiken im Web, aber das Verhalten der einzelnen CPUs ist ziemlich unterschiedlich. Mit einem intelligent guess einer 3-4 mal höheren Leistungsaufnahme bei einer Verdoppelung der Taktrate, und beginnend bei 5 W für einen A13 (anandtech wohl) könnte ein A13 im Mac mit über 5 GHz laufen, ohne dass es zu einer Überhitzung kommen würde.

Tatsächlich, wenn man von 5 GHz@20 W nochmal verdoppelt, könnte man auch zu 10 GHz @ ca. 80 W gelangen. Und auch das wäre noch locker kühlbar.

Auch eine Dimension, in der man denken sollte, nicht nur in der Dimension Multi-Core.
0
Krypton30.06.20 14:38
Wellenbrett
…daß Apple in dem ersten auf eigenem Silikon basierenden Mac gerüchteweise…

Das englische «Silicon» ist im deutschen Silizium – das Basismaterial der Chips. Das deutsche «Silikon» (in Fugen, Küchenschabern und Brustimplantaten) ist im englischen «Silicone» als mit e hinten dran. Wird gern verwechselt, wirkt dann aber total falsch.

Das «daß» wurde 1996 mit der Rechtschreibreform entsorgt. Nach nunmehr 24 Jahren darf man die Toten auch mal begraben
0
Krypton30.06.20 14:48
Thyl
Tatsächlich, wenn man von 5 GHz@20 W nochmal verdoppelt, könnte man auch zu 10 GHz @ ca. 80 W gelangen. Und auch das wäre noch locker kühlbar.

So einfach funktioniert es leider nicht. Es gibt schon einen Zusammenhang zwischen Taktrate und Verbrauch. Oft muss man für eine höhere Taktrate aber das ganze Chip-Design ändern, damit das funktioniert.
Bei den mittlerweile üblichen Taktraten treten noch ganz andere, wilde Effekte auf. Wenn einzelne Teile der CPU so schnell sind, können sie oft nicht mehr «im Takt» parallel laufen, da die Signallaufzeit von einem Teil der CPU zum anderen durch die begrenzte Elektronengeschwindigkeit schon so lang ist, dass intern alles kollidieren würde.
Bei Mainboards oder Steckkarten sieht man das an schlangenlinenförmigen Leitungen, die dafür sorgen, dass alle Signale ungefähr gleich schnell ankommen. Und außerhalb einer CPU laufen die oft nur mit 1-2 GHz. Bei 3-5 GHz intern tritt das Problem verstärkt auf.

Zudem liegt man hier in einem Bereich, in dem sich elektromagnetische «Radio» Wellen ablösen können, wenn die Leitungen zu lang sind. Das bedeutet, dass in der CPU zig Radiosender gegeneinander strahlen würden, was auch wieder zu Problemen führt.

10 GHz CPUs wirst du daher auch die nächsten Jahre nicht sehen. Es gibt einzelne Transistoren oder keine Extraschaltungen, die so schnell laufen, aber bei ganzen CPUs wird's kompliziert.
+3
wolfgag
wolfgag30.06.20 14:49
Krypton
[Das englische «Silicon» ist im deutschen Silizium – das Basismaterial der Chips. Das deutsche «Silikon» (in Fugen, Küchenschabern und Brustimplantaten) ist im englischen «Silicone»
Das ändert aber nichts daran, das ich bei Apple Silicon irgendwie immer an Brustvergrößerungen denken muss, statt an CPUs
+2
Weia
Weia30.06.20 15:07
BarbedAndTanged
was stimmt mit dem Wort „Leistung“ nicht, dass der Schreiber hier unbedingt einen Anglizismus anwenden will? „Performance“ ist nicht nur länger sondern fügt dem Artikel inhaltlich gar nichts hinzu weil es exakt das Gleiche ausdrückt. Performance = Leistung.
Das stimmt schlicht nicht, da fehlt dir das Sprachgefühl. „Leistung“ wird im technischen Zusammenhang oft als elektrische Leistungsaufnahme verstanden; bei „Performance“ gibt es diese Mehrdeutigkeit nicht. Die Performance eines Laptops kann insbesondere deswegen gut sein, weil die Leistung(saufnahme) seiner CPU gering ist.
Not every story must end with a battle (Ophelia, in der umwerfend guten feministischen Adaption des Hamlet-Stoffes in dem Film „Ophelia“)
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