Bevor wir die Frage beantworten können, müssen wir zunächst verstehen, warum ARM generell eine gute Wahl war. Es besteht kein Zweifel daran, dass es perfekt für Smartphones und Tablets ist. Alle aktuellen Handheld-Geräte laufen fast ausschließlich auf ARM, einschließlich Android- und iOS-Geräten - sogar einige Windows-Tablets! Natürlich hat das mit seiner Energieeffizienz und der relativ geringen Belastung zu tun... zumindest hat es damit vor über zehn Jahren angefangen. Schauen wir mal, wohin es uns geführt hat...
ARM im Desktop-Sektor
Im Jahr 2020 kündigte Apple endlich den Wechsel von Intel-Prozessoren zu ihren eigenen Apple silicon-Chips an, nachdem viel darüber spekuliert wurde. Die ersten Geräte mit Apples eigenem ersten Laptop-Prozessor, dem Apple M1 SoC, folgten im November. Obwohl es in Apples offiziellem Marketingmaterial nicht erwähnt wird, basiert der Apple silicon M1-Chip auf der ARM-Architektur.
Apple hat bereits einmal einen solchen Wechsel durchgemacht, als sie von PowerPC zur Intel-Architektur wechselten im Jahr 2005. Aber solche tiefgreifenden Architekturänderungen sind keineswegs üblich in der Welt der Computer. Die bekannteste Architektur, die heute von fast allen PCs verwendet wird, heißt x86_64 und stammt aus dem Jahr 1978.
Der Grund, warum ein Architekturwechsel tatsächlich nur recht selten durchgeführt wird, liegt an den enormen Abhängigkeiten. Nicht nur, dass neue Prozessoren und ein angepasstes Betriebssystem benötigt werden, auch alle Anwendungen müssen entworfen, oder zumindest angepasst werden, für die neue Architektur. Apples Vorteil hier ist, dass sie relativ starke Kontrolle über alle Komponenten im Stapel haben. Das macht den Übergang relativ schmerzlos. Microsoft Windows hat diesen Vorteil nicht und ist in der Vergangenheit mehrmals gescheitert, den Wechsel zu ARM zu vollziehen (besonders im Tablet-Sektor).
Die Vorteile von ARM
Bei einem so großen Vorhaben wie dem Wechsel einer Prozessorarchitektur wollen die Vor- und Nachteile sehr sorgfältig abgewogen werden. Erwartet man keinen signifikanten Vorteil für mindestens 10-20 Jahre, wird eine solche Migration kaum eingeleitet. Was sind also die Vorteile von ARM gegenüber Intel 64/x86_64?
Einer der größten Vorteile der ARM-Architektur ist bereits in ihrem Namen versteckt. ARM steht für Advanced RISC Machines. Der wichtige Teil hier ist "RISC", das für "Reduced Instruction Set Computer" steht. Dies steht im Gegensatz zum CISC-Prinzip, dem Intel folgt: "Complex Instruction Set Computer"
Einfach erklärt: Während die Intel-Architektur viele komplexe Berechnungen direkt auf dem Prozessor ausführt, verwendet ARM einen reduzierten Befehlssatz mit weniger zur Verfügung stehenden Befehlen. Das bedeutet wiederum, dass zwar mehr kleine Berechnungen durchgeführt werden müssen, um das gleiche Ergebnis zu erzielen, diese können jedoch viel effizienter ausgeführt werden. Der Grund: Der Prozessor wird einfacher im Aufbau.
Dies führt zu einem signifikanten Unterschied im Leistung-pro-Watt-Benchmark. Dies ist besonders auffällig, wenn man MacBook Pro Intel-Modelle von 2019 mit MacBook Pro-Modellen von 2020 mit M1-Prozessoren vergleicht. In unzähligen, unabhängigen Tests wurde festgestellt: Die Leistung des neuen ARM-Chips ist signifikant besser im Vergleich zu den Vorgängermodellen mit aktuellen Intel-Prozessoren. Das Besondere daran: Trotz der besseren Leistung hielt der Akku noch deutlich länger, obwohl dessen Kapazität nicht verändert wurde.
TechCrunch testete die Kompilierzeit von WebKit im Akkubetrieb. Nicht nur, dass die M1 MacBooks schneller kompilierten als der Mac Pro, wie man in dieser Grafik sehen kann, sie wurden nicht einmal wirklich heiß. Das lüfterlose MacBook Air schneidet nur geringfügig schlechter ab:
Am Ende der Rechenarbeit blieben den Apple silicon MacBooks 91% Akku, während das Intel MacBook Pro nur noch 24% hatte:
ARM im Serversektor kann Kosten reduzieren
Während eine längere Akkulaufzeit bei gleicher Leistung im Endkundenbereich sicherlich einen großen Komfortgewinn darstellt, spart eine solche Reduzierung des Stromverbrauchs und der Kühlkapazität im Serverbereich echtes Geld. Ein weiterer positiver Effekt ist dass die erhöhte Effizienz auch schnell den ökologischen Fußabdruck reduziert. Geringere Kühlbelastung und geringerer Stromverbrauch bedeutet auch geringere CO2-Emissionen und somit eine reduzierte Klimaauswirkung.
Obwohl wir derzeit noch nicht ganz an dem Punkt sind, an dem sich die Kosteneinsparungen auszahlen, da die anfängliche Investition in eine solche neue Technologie natürlich weitere Kosten nach sich zieht, sind wir überzeugt, dass die Zeit für ARM im Serverbereich gerade erst begonnen hat und in den kommenden Jahren rapide zunehmen wird.
Übrigens wird diese Überzeugung auch von verschiedenen anderen Serverproduzenten wie Gigabyte geteilt, die ebenfalls an unternehmensbereiten ARM-Servern arbeiten und bereits überzeugende Produkte vorgestellt haben.
Spezialisierte Hardware für maschinelles Lernen und Bildverarbeitung
Mit dem stetig wachsenden Bedarf an künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen erkannte Apple frühzeitig, dass die Integration spezialisierter Hardware einen enormen Vorteil bei Leistung und Effizienz bieten kann. Deshalb verfügt jeder Apple silicon M1-Prozessor über einen speziellen 16-Kern-Neural-Engine, der die Ausführung von 11 Billionen Operationen pro Sekunde ermöglicht. Ebenfalls eingebaut ist ein Image Signal Processor, der insbesondere in Verbindung mit maschinellem Lernen große Erfolge erzielen kann.
Es ist denkbar, dass in Zukunft auch im Serverbereich spezialisierte CPU-Konfigurationen möglich sein werden, um bestimmte Anwendungen effizienter und kostengünstiger umzusetzen.
Warum ARM die Zukunft ist
Jetzt, da Apple den ersten Schritt bei der Migration zu ARM gemacht hat, werden zwangsläufig auch andere Unternehmen folgen. Nicht nur hat Apple gezeigt, dass ARM eine beachtenswerte Plattform ist, sie haben auch den wichtigsten und schwierigsten Schritt gemacht: Entwickler für die Plattform zu gewinnen.
Insbesondere im Linux-Umfeld ist ARM sicherlich kein Unbekannter. IoT-Geräte wie der Raspberry Pi nutzen seit Jahren ARM. Dementsprechend existieren bereits viele Linux-Pakete für die ARM-Architektur und einige Distributionen unterstützen ARM auch offiziell. Aber eines hat noch gefehlt: Eine große Menge von Entwicklern, die ARM-Produkte täglich nutzen.
Da viele Entwickler auf macOS als ihre bevorzugte Plattform setzen, entstand dieser Bedarf recht schnell: Alle wichtigen Entwicklungswerkzeuge, wie die JetBrains-IDEs, Docker, VMware, Brew, Slack, Unity und viele mehr, haben den Übergang zu Apple silicon innerhalb weniger Monate vollzogen. Plötzlich ist die Nachfrage da.
Noch Anfang 2019 schrieb Linus Torvalds, der Erfinder und Entwickler von Linux selbst, folgendes:
Manche Leute denken, dass "die Cloud" bedeutet, dass der Befehlssatz keine Rolle spielt. Zuhause entwickeln, in der Cloud bereitstellen.
Das ist Quatsch. Wenn man auf x86 entwickelt, dann will man auch auf x86 bereitstellen, weil man das ausführen kann, was man "zu Hause" testet (und mit "zu Hause" meine ich nicht buchstäblich in Ihrem Zuhause, sondern in Ihrer Arbeitsumgebung).
Aber Anfang 2019 war die Welt noch in vielerlei Hinsicht eine andere. Was damals noch als (valides) Argument gegen ARM im Serverbereich galt, ist jetzt, im Jahr 2021, ein Argument genau für ARM im Serverbereich. Wer auf einem Apple silicon oder Windows ARM-Tablet entwickelt, möchte seine Anwendung auch direkt auf einem ARM-Server in der Cloud bereitstellen.
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