ARM64

Jeder Prozessor versteht nur eine bestimmte Menge sehr einfacher Befehle: addiere zwei Zahlen, hole etwas aus dem Speicher, springe an eine andere Stelle im Programm. Diese Liste erlaubter Befehle nennt man Befehlssatz. ARM64 ist ein solcher Befehlssatz, entwickelt von der britischen Firma Arm. Die 64 steht dafür, dass der Prozessor mit 64 Bit langen Zahlen und Speicheradressen arbeitet, also mit sehr großen Werten und viel Arbeitsspeicher umgehen kann. Der wichtigste Konkurrent heißt x86-64 und stammt von Intel und AMD. Ein Programm, das für den einen Befehlssatz übersetzt wurde, läuft auf dem anderen nicht ohne Weiteres.

Warum ARM aus dem Handy in den Laptop gewandert ist

ARM-Chips wurden ursprünglich für Geräte entworfen, die mit einer Batterie auskommen müssen. Sparsamkeit war deshalb von Anfang an das wichtigste Ziel. Genau diese Eigenschaft ist inzwischen auch für andere Geräte interessant geworden. Ein Notebook mit ARM64-Chip läuft oft einen ganzen Arbeitstag ohne Steckdose und braucht dabei manchmal nicht einmal einen Lüfter.

Für Rechenzentren zählt derselbe Vorteil, nur in anderer Größenordnung. Dort stehen zehntausende Server, und der Stromverbrauch ist ein erheblicher Kostenfaktor. Wenn ein Chip bei gleicher Leistung ein Drittel weniger Energie zieht, spart der Betreiber Millionen. Amazon, Google und Microsoft entwickeln deshalb eigene ARM64-Serverchips, statt sie nur einzukaufen.

Dazu kommt ein Geschäftsmodell, das sich von Intel unterscheidet. Arm baut selbst keine Chips, sondern verkauft Baupläne und Lizenzen. Wer will, kann darauf aufbauen und einen eigenen Prozessor entwerfen. Apple hat das mit seinen M-Chips getan, und der Erfolg dieser Chips hat die ganze Branche in Bewegung gebracht.

Wenige Befehle, viele Kerne

ARM64 gehört zur sogenannten RISC-Familie. Die Idee dahinter: Der Prozessor beherrscht relativ wenige, aber gleichförmige Befehle. Alle Befehle sind gleich lang, was das Entschlüsseln im Chip stark vereinfacht. x86-64 hat dagegen über Jahrzehnte immer neue Spezialbefehle angesammelt, die unterschiedlich lang sind. Der Chip braucht dort mehr Schaltkreise allein dafür, überhaupt zu erkennen, wo ein Befehl endet.

Weniger Aufwand pro Befehl bedeutet weniger Fläche und weniger Strom. Der freiwerdende Platz lässt sich für zusätzliche Rechenkerne nutzen. ARM64-Serverchips haben deshalb oft 64, 128 oder noch mehr Kerne, während klassische Serverprozessoren mit deutlich weniger auskommen. Für Aufgaben, die sich gut aufteilen lassen, etwa das Ausliefern von Webseiten, ist das ein klarer Vorteil.

Das größte praktische Problem ist die Software. Programme liegen als fertig übersetzter Maschinencode vor und passen jeweils nur zu einem Befehlssatz. Deshalb gibt es Übersetzungsschichten wie Apples Rosetta 2, die x86-Programme im laufenden Betrieb für ARM64 umsetzen. Das funktioniert erstaunlich gut, kostet aber Tempo. Ein verbreiteter Irrtum ist übrigens, ARM64 sei automatisch schneller als x86-64. Sparsamer ja, schneller nur je nach Chip und Aufgabe.

ARM64 in Geräten, die du benutzt

Wenn du ein Smartphone in der Hand hältst, hältst du einen ARM64-Prozessor. Das gilt für praktisch alle Android-Geräte und für jedes iPhone. Auch Tablets, Smartwatches, Fernseher und der Raspberry Pi arbeiten mit diesem Befehlssatz. Seit 2020 gilt das zusätzlich für alle Macs, die Apple verkauft.

In Nachrichten begegnet dir ARM64 meist unter einem Produktnamen. Apple M4, Qualcomm Snapdragon, Amazon Graviton oder Nvidia Grace sind alles ARM64-Chips. Wenn du eine Software herunterlädst, musst du manchmal zwischen Versionen für arm64 und für x86-64 wählen. Diese Angabe verrät dir nur, für welchen Befehlssatz das Programm übersetzt wurde.

Für die Börse ist Arm ein eigenes Thema. Das Unternehmen ging 2023 an die Börse und wird bewertet, obwohl es selbst keine Chips fertigt. Der Wert steckt in den Lizenzen und darin, dass die Architektur inzwischen auch im KI-Umfeld eine Rolle spielt. In vielen KI-Servern sitzt ein ARM64-Prozessor neben den eigentlichen Grafikchips und steuert deren Arbeit.