Die Entwicklung von Rosetta & Apple Prozessoren

Aktualisiert: Aug 30


Eine Zusammenfassung der letzten 15 Jahre



Die Roadmap der bisherigen PowerPC-Prozessoren G3, G4 & G5 zeigten keine markanten Leistungssprünge mehr und wurden nur marginal schneller. Intel zog mit den Entwicklungen seiner Prozessoren davon. Dies motivierte Steve Jobs, seinem Entwickler-Team im Jahr 2005 ein komplett neues MacOS entwickeln zu lassen. Wir erinnern uns, zu diesem Zeitpunkt war die aktuelle MacOS Version 10.4 (Tiger). Der letzte PowerMac mit seinen beiden G5 2.5GHz Prozessoren hatte eine interne Wasserkühlung und MacBooks gab es nur mit G4 Prozessoren. Der Paukenschlag für die neue Ära war, als am 10. Januar 2006 Steve Jobs an der WWSF in San Franciso den Wechsel zu Intel Macs ankündigte. MacOS Tiger gab es dann für PowerPC und neu für Intel Macs. Das erste Gerät mit Intel Prozessor erblickte 2006 den Markt und hiess MacBook Pro 15". Auf diesem lief dann nur noch das neu entwickelte Tiger für Intel Prozessoren (10.4.4).


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Der Benutzer merkte nichts. Der Finder blieb gleich und alle Programme funktionierten wie bis anhin. Es gab aber im Hintergrund einen gewaltigen Wechsel. Damit PowerPC basierte Programme noch funktionierten führte Apple Rosetta ein. Mit Rosetta war es möglich alle PowerPC basierten Programme weiter zu benutzen. Bei der Installation des Betriebs-Systems bemerkte man, dass das Installationsfile plötzlich die doppelte Kapazität aufwies. Ab Mac OS 10.7 (Lion) wurde die Rosetta Funktionalität wieder entfernt. Das hiess, dass alle Benutzer, die ein Programm mit einem PowerPC Code verwendeten, keine MacOS Upgrades ausführen durften. Die neuen Macs kamen nur mit den aktuellen MacOS. Ab der Version 10.7 führte Apple die jährliche Ugrade-Strategie ein. 1 Jahr nach 10.7 erschien 10.8 usw.



Bei der Einführung des ersten iPhone im Jahre 2007 zeigte Steve Jobs bereits seine Weitsicht, es musste ein weiteres Betriebssystem her. 2007 führte Apple beim iPhone ein ARM basiertes Betriebssystem ein. Es war ein gewaltiger Kraftakt für Apple fast gleichzeitig 2 komplett neue Betriebsysteme auf den Markt zu bringen. Eines für Intel Macs und ein weiteres für das iPhone. Die Entwicklung des hauseigenen ARM Chips von Apple war noch nicht ausgereift, darum musste Apple auf den ARM1176-Prozessor von Samsung zurückgreifen. Der erste ARM basierte Apple Chip erlangte erst am 24.6.2010 mit der Version A4 im iPhone 4 das Licht der Welt. Steve Jobs wollte, dass bereits 2007 ein eigener Chip im 1. iPhone verbaut wurde, die Entwicklung hing aber hinterher. Die Apple A1, A2 oder A3 waren nur interne Prozessoren für die Prototypen.


Die Leistungssteigerung der Prozessoren hatte leider eine negative Kehrseite der Medaille. Der Energieverbrauch stieg proportional mit der Leistungssteigerung. Apple fokussierte sich beim eigenem ARM Chip Design darauf, den Energieverbrauch immer in den Fokus zu haben. Mit diesem Ziel vor Augen verlangte Apple von Intel, einen Chip mit weniger Energieverbrauch zu entwickeln.


Daraufhin brachte Intel 2014 die ersten Core-M Chips auf den Markt, die Apple sofort in die MacBook Air verbaute. Durch diesen Schachzug war Apple der 1. Hersteller mit diesen neuen Core-M Chips auf dem Markt. Die Leistungssteigerung der Prozessoren nahm ihren Lauf. Die Entwicklung der hauseigenen Apple Ax Chips schritt sehr schnell voran. Einer der wichtigsten Faktoren des Energieverbrauchs bei gleichzeitiger Leistungssteigerung bei den Prozessoren in Schach zu halten ist, den Platz eines einzelnen Transistors im Chip zu verkleinern. Ein Prozessor enthält heute Milliarden einzelner Transistoren. Der aktuelle Apple A14 Chip (2021) wird im 5-nm Verfahren hergestellt (5 Millionstel Millimeter). Anders ausgedrückt, jeder Transistor im Apple A14 ist also um ca ein 70'000-faches kleiner als ein menschlichen Haar.


Neue Bereiche wie z.B. Bionic oder Neural-Engine kamen bei den Apple Ax Prozessoren hinzu. Geschwindigkeits-Messungen der Prozessoren zeigten im Single-Core oder Multi-Core Modus, dass die Apple Ax Prozessoren in iPhones oder iPads immer ganz vorne mit dabei waren. Der Leistungsunterschied zu Intel Prozessoren wurde stetig kleiner. In den Apple Foren wunderte man sich bereits seit einigen Jahren, wann Apple den ersten Mac auf ARM basierten Prozessoren auf den Markt bringen würde.

Für die Computer-Chips benötigt man neben dem Hauptprozessor noch eine sehr leistungsfähige Grafik-Einheit. Apple schaffte es 7, resp. 8 Grafik-Einheiten (GPU) im eigenen Chip unterzubringen. Ferner wurde im Chip noch eine extrem leistungsfähige 16-Core Neural -Engine untergebracht. Eine neural engine wird für Face ID, Animoji und andere Aufgaben des maschinellen Lernens verwendet und kann bis zu 11 Billionen Operationen pro Sekunde verarbeiten. Damit können Berechnungen zur Bereitstellung künstlicher Intelligenz direkt auf dem Smartphone oder Mac stattfinden, wie bisher meist üblich in der Cloud.



Der erste ARM basierte Chip für Mac erblickte am 10.11.2020 das Licht und wurde auf Apple M1 getauft. Dieser M1 wurde in die MacBook Air, den Mac mini und die 13" MacBook Pro verbaut. Eine weitere neue Ära beginnt. Im April folgte der erste M1 iMac. Damit die M1 Mac auch weiterhin funktionieren musste wieder ein komplett neues mac OS entwickelt werden. Da es sich wie vor 15 Jahren um ein komplett neues Betriebssystem handelte, musste eine neue Versionen-Nummer definiert werden. Es folgte also nicht ein 10.16 (Vorgänger Catalina trägt die Nummer 10.15), es wurde direkt auf die Version 11 angehoben und trägt den Namen BigSur.



Wie vor 15 Jahren beim Wechsel von PowerPC auf die Intel, kommt nun ein weiterer Wechsel von Intel auf die hauseigene Apple M1 bei Mac. Damit wiederum alle Programme mit Intel-Code auf einem M1 Rechner funktionieren, wurde wie damals eine Rosetta Umgebung integriert. Somit lassen sich alle Intel Programme ausführen.


Um die Geschwindigkeit der ARM Architektur nutzen zu können, bedarf es Anpassungen an bestehenden Intel Programmen. Auf einem M1 Rechner funktioniert kein Boot Camp mehr, das ist die native Unterstützung von Windows auf einer separaten Partition.




Der Name Rosetta


Der Stein von Rosetta ist das Fragment einer steinernen Tafel mit einem Priesterdekret das in drei untereinander stehenden Schriftblöcken (Hieroglyphen, Demotisch, Altgriechisch) sinngemäß gleichlautend eingemeißelt ist. Die dreisprachige Inschrift aus dem Jahr 196 v. Chr. ehrt den ägyptischen König Ptolemaios V. und rühmt ihn als Wohltäter. Die nach dem Fundort nahe dem Mittelmeerufer benannte Steintafel, trug massgeblich zur Entschlüsselung der ägyptischen Hieroglyphen, einer Bilderschrift, bei. (Quelle Wikipedia)


Im nachfolgendem Blog "Apple M1 Chip" gehen wir auf mögliche Szenarien ein, wie Sie trotzdem mit ihren bestehenden Programmen auf einem M1 Mac weiter arbeiten können.




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