M1-MacBook als Gaming-Hardware – geht das?

M1-MacBook als Gaming-Hardware – geht das?
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M1-MacBook als Gaming-Hardware – geht das?

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Theoretisch eignet sich ein MacBook mit M1-Chip aufgrund seiner Architektur nicht für klassisches Gaming. Wir zeigen, dass Theorie und Praxis in diesem Fall nicht ganz übereinstimmen.

Der Test mit Battlefield 3

Einer der bekanntesten Ego-Shooter der letzten Jahre ist Battlefield 3. Das Spiel ist nicht mehr ganz taufrisch, aber es eignet sich gut, um die Gaming-Fähigkeiten moderner MacBooks mit M1-Chip unter Beweis zu stellen.

Erfolgreich gelingt die Installation mit der neuesten Variante von Parallels. Mit dieser Software und einem darauf installierten Windows 10 gaukeln Spieler ihrem MacBook vor, dass es eigentlich ein Windows-PC ist. Darauf können Sie dann den Origin-Launcher von EA installieren und schließlich Battlefield 3 herunterladen. Dass dies überhaupt alles funktioniert, liegt an Rosetta 2: Die Emulationssoftware von Apple wurde mit macOS Big Sur vorgestellt und emuliert erfolgreich die meisten klassischen x86-Anwendungen.

Nach unserem Teststart prüft Battlefield 3 unser System. Vorgeschlagen werden mittlere Details bei 1080p-Auflösung, auch SSAO mutet die Software dem Notebook zu. Wenn das Spiel startet, sieht es auf dem Display des MacBooks auch wirklich gut aus. Klar: Mit Leistung und Optik auf einem High-End-PC kann der M1-Chip nicht mithalten. Wir erzielen in unserem Test im Singleplayer-Modus des Spiels durchschnittlich gute 45 fps mit den genannten Detaileinstellungen. Das mag für Online-Multiplayer zu wenig sein, spielbar ist Battlefield 3 im Singleplayer-Modus damit aber in jedem Fall.

Einschränkungen müssen akzeptiert werden

Getestet haben wir alles auf einem MacBook Pro mit M1-CPU und 8 GB RAM. Damit handelt es sich um das Einstiegsmodell, das aktuell 1.449 Euro kostet. Klar ist: Für das Geld bekommen wir einen Gaming-Laptop, der das MacBook in dieser Disziplin klar in die Tasche steckt.

Andererseits erhalten wir hier eben nicht nur ein Gaming-Gerät, sondern einen Laptop, der beispielsweise Final Cut Pro X beherrscht - und viele andere Programme, die Kreative gerne nutzen. Wenn Sie also ohnehin ein MacBook Pro verwenden, können Sie dessen Gaming-Fähigkeiten als eine Art Bonus ansehen. Auf dem 13 Zoll großen Display stört auch die heutzutage relativ niedrige Auflösung von 1080p nicht.

Angeschlossen an 4K-Displays mit 27 Zoll und mehr sehen wir dann aber die Einschränkungen. Auf diese Größe aufgebläht, verliert das Bild viel Schärfe. Empfehlenswert ist die Verwendung des MacBooks mit einem größeren Display für Spiele damit nur bedingt.

Ergebnisse aus Battlefield 3 und Call of Duty: Black Ops 3

Ein MacBook Pro mit M1-CPU in 13 Zoll wiegt etwa 1,4 Kilogramm, womit es sich recht gut transportieren lässt. In den M1-Chip integriert ist alles, was ein System für seine Arbeit braucht: CPU, GPU, RAM und diverse Controller. Das Layout erinnert damit an Smartphones, allerdings ist hier alles wesentlich leistungsfähiger.

In Battlefield 3 reicht dieses Paket, wie bereits erwähnt, für gute 45 fps im Durchschnitt. Etwa 10 Prozent gewinnen Sie, wenn Sie auf 900p heruntergehen: 50 fps sind dann im Mittel zu erwarten. Ob moderne Ausgaben wie Battlefield 2042 hier mithalten können, ist fraglich.

Das ebenfalls nicht mehr ganz taufrische Call of Duty: Black Ops 3 schlägt sich ähnlich. In 1080p mit hohen Details dürfen Sie ungefähr 47 fps erwarten. Für eine Maschine mit 8 GB RAM ist dies ein beachtlich guter Wert. Viel mehr dürften Sie auf einem Windows 10-Notebook auch nicht bekommen. Zu beachten ist außerdem, dass Apple in seinem App Store viele weitere Spiele anbietet. Dazu zählen Bioshock Infinite, Shadow of the Tomb Raider, Batman: Arkham City und mehr.

Um die Spiele zu spielen, haben Sie aktuell zwei Möglichkeiten. Installieren Sie entweder das schon genannte Programm Parallels oder halten Sie sich an Crossover. Beide Anwendungen verrichten ihren Job gut. Auf mögliche Performancevorteile werden wir jetzt genauer eingehen.

Parallels gegen Crossover

Zuerst betrachten wir Parallels: Dessen größer Vorteil ist die Tatsache, dass sich darunter praktisch alles installieren lässt, was auch unter Windows 10 läuft. Steam, EA Origin, Ubisoft Connect & Co. sind kein Problem. Der 64-Bit-fähige Emulator bringt gute Resultate auch in Spielen abseits des Mainstreams wie Max Payne 3.

Einen Nachteil hat Parallels jedoch: Um eine Emulation von Windows 10 bereitzustellen, werden vier der acht CPU-Kerne genutzt, außerdem schnappt sich die Anwendung 4 GB RAM. RAM-hungrige Spiele wie GTA 4 fallen dann auf 20 fps, spielbar ist das kaum noch. Eine bessere Lösung stellt Crossover bereit.

Diese Anwendung ist kein echter Emulator, sondern er wandelt API-Calls von Windows in macOS um. Laienhaft können Sie sich das Programm wie eine Art Übersetzer vorstellen. Das kostet zwar ebenfalls Performance, aber längst nicht so viel wie eine vollständige Emulation von Windows 10. Dafür kann Crossover aber auch weniger Programme und Spiele übersetzen, Parallels ist klar voraus.

Daher gilt: Parallels bietet bessere Kompatibilität, aber Crossover schafft mehr Performance in kompatiblen Spielen. Ein Beispiel ist Mass Effect: Legendary Edition. In Parallels 17 erzielten wir im Test damit etwa 30 fps in 720p. Bei der Nutzung von Crossover waren es 35 fps - aber in einer Auflösung von 900p. Mehr Performance bei besserer Bildqualität war also das Resultat.

An GTA 5 ist in Parallels eigentlich nicht zu denken. Die fps-Einbrüche sind aufgrund des mangelhaften Arbeitsspeichers einfach zu groß. In Crossover zeigt sich ein ganz anderes Bild, denn da sind bei mittleren Einstellungen gute 60 fps in 1080p möglich. GTA 5 ist damit auf einem M1-MacBook unter Crossover sehr viel besser zu spielen. Aber: GTA Online funktioniert wiederum gar nicht, dazu ist dann wieder der Wechsel auf Parallels notwendig.

Fortnite macht es besser

Besonders gute Ergebnisse erzielen Sie mit dem beliebten Battle Royale-Shooter Fortnite. Mit niedrigen Grafikeinstellungen und externem Display mit 2.560 x 1.440 Pixeln kommen Sie auf eine Performance von guten 60 fps - was auch online gut spielbar ist. Möchten Sie mehr rausholen, senken Sie am besten die 3D-Auflösung auf 50 Prozent. Dies führt dazu, dass bestimmte Objekte im Spiel mit halber Auflösung gerendert werden. Damit wird die GPU wesentlich entlastet, was zu etwa 100 fps im eigentlichen Spiel führt.

Wenn Sie nur Fortnite spielen möchten und auf Details verzichten können, erreichen Sie mit einem MacBook Pro mit M1-Chip also eine Performance, die der eines Gaming-PCs nahekommt. Dies kommt Ihnen vor allem entgegen, wenn Sie die aktuell sehr hohen Preise für Grafikkarten nicht bezahlen möchten (und ein MacBook Pro vielleicht auch für die Arbeit verwenden).

Streaming mit M1-MacBook

Die bekannte Streaming-Software OBS ist für macOS Big Sur und auch die ARM-Architektur des M1 erhältlich. Damit könnten Sie zum Beispiel Hardware von Elgato verwenden, um das MacBook mit einer Xbox (oder einer anderen Konsole) zu verbinden und dann in vollen 1080p bei hoher Bitrate zu streamen. Damit sparen Sie sich unter Umständen die Anschaffung dedizierter Streaming-Hardware, wie sie professionelle Streamer verwenden - denn dessen Leistung bringt das MacBook Pro in jedem Fall.

SoC - was ist das eigentlich?

Normalerweise sind in einem Notebook oder in einem PC alle Komponenten hübsch voneinander getrennt. Wir verwenden ein Mainboard, auf das wir CPU, RAM, GPU und Co. stecken. Dies funktioniert, allerdings ist es für kleinere, mobile Geräte keine geeignete Lösung. Es steht nicht genügend Platz bereit, um alle Bauteile in den recht engen Gehäusen zu verbauen.

Ein SoC ist ein System on a Chip: Das gesamte System aus den soeben genannten Komponenten kommt auf einen einzigen Chip. Fast jeder hat damit Erfahrung, da dasselbe Prinzip in jedem Smartphone verwendet wird. Dies bewirkt gewisse Vorteile: Unter anderem sind alle Komponenten in direkter Nähe zueinander, was Signallaufzeiten verkürzt und damit die Leistung erhöht.

Ein Nachteil ist jedoch, dass Wärme auf engem Raum viel schwieriger abzuführen ist. Dies ist der Grund, warum Chips dieser Art nicht an Desktop-CPUs heranreichen. Zwar könnten wir auch einen SoC mit 95 Watt füttern - wie eine Desktop-CPU - anstelle von 5 Watt, aber dann würde uns das Smartphone gleich in den Händen schmelzen.

Lautstärke und Hitzeentwicklung im Detail

Was beim Test eines MacBook Pros für Gaming auffällt, sind Hitze und Lautstärke. Das Gerät bleibt relativ kühl und wird auch nicht besonders laut. Dies ist ein großer Kontrast zu üblichen Gaming-Notebooks, die zwar mehr Leistung liefern, aber die auch wesentlich lauter zu Werke gehen.

Ein Problem waren die Intel-CPUs: Diese liefern zwar hohe Leistung, aber sie wird durch viel Abwärme erkauft. Hitze wiederum muss abtransportiert werden, weshalb Lüfter mit hoher Drehzahl zum Einsatz kommen. Da Apple bei den eigenen Geräten Wert auf das Design legt, wurden Lüftungsschlitze für den Abtransport warmer Luft nur hinten angebracht - und nicht an den Seiten, wie es viele andere Hersteller machen.

Als Apple im Jahr 2016 ein großes Redesign bestehender MacBooks vornehmen wollte, kam daher auch eine Anfrage in Richtung Intel ins Spiel. Demnach sollte Intel eine neue CPU liefern, die mehr Leistung liefert und gleichzeitig kühler bleibt. Geklappt hat das leider nicht.

Thermal Throttling als Resultat

Daraus folgte, dass Thermal Throttling zum Einsatz kommen musste: Diese "Hitzedrosselung" sorgt dafür, dass die CPU mit niedrigerer Taktfrequenz arbeitet, sobald eine bestimmte Temperatur erreicht wird. Dies senkt zwar die Wärmeentwicklung, aber auch die Performance. Je schneller die CPU auf dem Papier, desto ausgeprägter das Problem. Core i9-CPUs in einem MacBook Pro sind daher besonders betroffen und müssen drastisch herunter takten, um sich nicht komplett auszuschalten.

Da das Problem mit der x86-Architektur nicht zu lösen war, entschied man sich bei Apple somit dazu, einfach ein eigenes SoC auf ARM-Basis zu basteln. Intel-CPUs auf breiter Basis werden wir damit vorerst nicht mehr in vielen Apple-Produkten finden.

Apples Weg aus dem Dilemma

Der Weg von Apple ist bislang erfolgreich. In Spielen wie Battlefield 3 oder Shadow of the Tomb Raider wird der M1-Chip selten mehr als 75° Celsius warm. Dies ist für Komponenten dieser Art ein vertretbarer Wert. Zum Vergleich: Klassische GPUs auf Grafikkarten dürfen im Betrieb auch die 100° Celsius noch knacken. Zudem steckt im MacBook Air überhaupt kein Lüfter und das MacBook Pro besitzt zwar einen Lüfter, aber der kommt nur selten zum Einsatz.

Was nach Zauberei klingt, hat einen einfachen Hintergrund: Apple setzt stark auf Single-Threading, während Intels CPUs Multi-Threading verwenden. Letzteres ist in vielen Aufgaben schneller, aber es verlangt auch nach mehr Strom (und damit Hitzeentwicklung). Die ältere x86-Architektur (die alle modernen Desktop-CPUs verwenden) ist außerdem von 1978.

Damals war Speicher - wie RAM oder Cache - extrem teuer. Die meisten Aufgaben sollten also direkt von der CPU immer wieder neu berechnet werden, um Geld für Speicher zu sparen. Heute ist Speicher viel günstiger und wiederkehrende Aufgaben lassen sich gut im Speicher ablegen. Eine lange Befehlsschlange, die an die CPU gesendet wird, fällt in der moderneren ARM-Architektur also deutlich kürzer aus. Dies spart Komplexität, was den Rechenaufwand reduziert. Dadurch benötigt das System weniger Energie, wodurch Abwärme und als Folge Lautstärke gesenkt werden.

Kürzere Befehlszeilen

x86 verwendet als Befehlssatz CISC, was für "Complex Instruction Set Computer" steht. Befehle, die an die CPU gesendet werden, können eine beliebige Länge und Komplexität haben. Dies hat Vorteile, aber auch Nachteile - und diese werden durch RISC ausgeglichen. Den "Reduced Instruction Set Computer"-Befehlssatz verwenden die ARM-Architekturen der M1-Chips. Befehle sind immer gleich lang, was die Bearbeitung einzelner Befehle beschleunigt.

Die Warteschlange für neue Befehle, die die CPU bearbeiten muss, wird damit verkürzt. Sobald neue Befehle ankommen, werden diese außerdem schneller bearbeitet. Dies erhöht die Energieeffizienz: Wir brauchen weniger Strom, um dasselbe Ergebnis zu bekommen. Apple spielte dabei die Erfahrung aus den iPhones in die Hand. Diese nutzen ebenfalls ARM als Architektur für ihre Bionic-Chips. Hitzemanagement ist für das Unternehmen also kein Fremdwort.

In der Realität führt dies dazu, dass ein M1-Chip mit einem Verbrauch von ungefähr 10 Watt eine ähnliche Leistung liefert wie eine 45-Watt-CPU von Intel. Die Effizienzsteigerung fällt daher beachtlich aus und es ist anzunehmen, dass früher oder später die meisten Desktop- und Notebook-Lösungen auf ARM wechseln werden - auch abseits von Apple. An echte Gaming-PCs reicht die Leistung bislang noch längst nicht heran, wir müssen also bei aller Euphorie die Kirche im Dorf lassen. Um die Zukunft ist es jedoch rosig bestellt.

Quelle: In Zusammenarbeit mit Macwelt
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