ARM-basierte Prozessoren wie Apple M oder Snapdragon von Qualcomm machen x86 zunehmend Konkurrenz. Dabei gibt es viele Gründe, weiterhin auf die bewährte x86-Rechenarchitektur zu setzen.
Die x86-Architektur ist fast so alt wie der PC selbst und seit Jahrzehnten der Standard für Hardware im Desktop- und Serverumfeld. Selbst Apple stieg Anfang 2006 von der bis dahin verwendeten Power-PC-Plattform auf x86-CPUs von Intel um. In den vergangenen Jahren hat sich jedoch die Konkurrenz durch alternative Plattformen verstärkt. Diese setzen auf die ARM-Microprozessorarchitektur, ein hochgradig integriertes System-on-a-Chip-Design (SoC). So nutzt Apple für seine Notebooks und Desktop-PCs seit Ende 2020 auf ARM basierende M-Prozessoren. ARM-Prozessoren wie die Snapdragon-X-Serie von Qualcomm machen x86 auch im Windows-Umfeld Konkurrenz.
Gute Gründe für x86
Trotz wachsendem Wettbewerb wird die x86-Architektur auch in Zukunft eine entscheidende Rolle in IT-Systemen spielen. Dafür gibt es viele Gründe:
- Marktanteil im Client- und Servermarkt: x86-Prozessoren finden sich in sehr vielen IT-Systemen – von Notebooks und PCs über Cloud-Rechenzentren und lokale Data Center bis hin zu den größten Supercomputern der Welt. Laut dem Marktforschungsunternehmen Canalys hat Intel bei Client-CPUs einen Marktanteil von 78 Prozent, insgesamt liegt der Anteil von x86-Chips bei 91 Prozent. Von den aktuellen Top Ten im High-Performance Computing (HPC) nutzen sieben x86-Architekturen.
- Hohe Flexibilität und Skalierbarkeit: Hersteller von ARM-CPUs bieten in der Regel wenig Auswahl an. So können Apple-Kunden bei M-Prozessoren nur zwischen drei Leistungsklassen wählen. x86-CPUs hingegen gibt es in einer enormen Vielfalt, die jeden Anwendungszweck abdeckt – von Einstiegsmodellen wie den Intel Core 3 Prozessoren bis hin zu Hochleistungs-CPUs wie der Intel Xeon Max-Reihe. Dank der großen Auswahl und Vielfalt an x86-kompatibler Hardware können Unternehmen ihre IT-Infrastruktur sehr spezifisch und flexibel an ihre Anforderungen anpassen. Auch das Preis-Leistungs-Verhältnis kann besser sein als bei anderen Plattformen, da es viele Hardwareanbieter (Original Equipment Manufacturer, OEM) gibt, die x86-Systeme herstellen. Der Wettbewerb ist entsprechend groß, was sich positiv auf die Verhandlungsposition der Kunden auswirkt.
- Große Auswahl an Betriebssystemen, Tools und Software: Windows und verschiedene Linux-Distributionen sind auf x86-Rechnern ebenso lauffähig wie FreeBSD und andere Unix-ähnliche Systeme. Die Anzahl und Vielfalt von Entwicklersystemen, Tools, Applikationen und Software-Suiten für x86-Systeme wird von keinem anderen IT-Ökosystem auch nur annähernd erreicht. Es gibt kaum eine denkbare Anwendung, für die es kein x86-kompatibles Programm gibt.
- Moderne Chiparchitektur: x86-Chips der neuesten Generationen sind modular aufgebaut, was eine schnelle, flexible sowie kostengünstige Anpassung und Weiterentwicklung ermöglicht. Neben der eigentlichen CPU (Central Processing Unit) gibt es beispielsweise in Intel Core Ultra Prozessoren das Arc-Graphics-Modul, das vor allem in der Videobearbeitung oder bei Videospielen zum Einsatz kommt, ein System-on-a-Chip-Modul (SoC), das unter anderem die „Low Power Island“ für einen besonders stromsparenden Einsatz beherbergt, und ein I/O-Modul, das zusätzliche Anschlussmöglichkeiten wie Thunderbolt 4 bietet.
- Für den KI-Einsatz optimiert: Die Entwicklung und Anwendung von KI-Modellen wird durch die x86-Architektur optimal unterstützt. Mit der Neural Processing Unit (NPU) enthalten Intel Core Ultra Prozessoren ein Modul, das speziell für KI-Aufgaben wie Text-to-Speech, Inferenz oder Bildgenerierung optimiert ist und die Verarbeitung solcher Workloads deutlich beschleunigt. In Serverprozessoren machen Befehlssätze und Erweiterungen wie Intel Deep Learning Boost (Intel DL Boost) die Advance Matrix Extensions (AMX) oder die Advanced Vector Extensions 512 (AVX-512) die Nutzung von KI-Frameworks wie TensorFlow und PyTorch schneller und effizienter.
- Energieeffizienz: Moderne x86-Chips passen ihre Leistung und damit ihren Energiebedarf den aktuellen Anforderungen an. Sogenannte Performance Cores (P-Cores) kommen nur dann zum Einsatz, wenn Höchstleistung gefragt ist. Standardaufgaben wie das Abrufen von E-Mails oder der Download von Dateien werden dagegen von den Efficiency Cores (E-Cores) erledigt, die deutlich weniger Strom benötigen. Die Low Power Island auf dem SoC-Modul der Core Ultra Prozessoren bietet zusätzliche Low-Power Cores (LP-E-Cores), die für Hintergrundprozesse optimiert sind. Das senkt den Energieverbrauch bei geringer Leistungsanforderung noch einmal deutlich. Auch die NPU leistet einen wichtigen Beitrag zur Energieeffizienz, indem sie CPU und GPU von KI-spezifischen Aufgaben entlastet.
- Sicherheit: x86-Prozessoren sind mit Sicherheitsfunktionen ausgestattet, die hardwarenahe Angriffe erschweren. Informationen aus der CPU-Telemetrie und eine KI-basierte Anomalieerkennung bei Intel Core Ultra Prozessoren unterstützen die softwarebasierte Virenabwehr und verbessern unter anderem die Erkennung von dateilosen Angriffen. x86-Serverprozessoren wie Intel Xeon sind zudem für Confidential Computing vorbereitet und ermöglichen eine vertrauenswürdige Laufzeitumgebung (Trusted Execution Environment, TEE), in der nur autorisierter Code Zugriff auf besonders sensible Daten erhält.
AMD und Intel: x86 gemeinsam weiterentwickeln
Im Oktober 2024 gaben Intel und AMD die Gründung der x86 Ecosystem Advisory Group bekannt. Neben den beiden Chipherstellern gehören zahlreiche Hardware-, Software- und Cloud-Anbieter zu den Gründungsmitgliedern, darunter Broadcom, Dell, Google, Hewlett Packard Enterprise (HPE) und HP, Lenovo, Meta, Microsoft, Oracle und Red Hat. Auch Linux-Erfinder Linus Torvalds und der Gründer von Epic Games, Tim Sweeney, sind Mitglieder der ersten Stunde.
Erklärtes Ziel der Gruppe ist es, die x86-Architektur gemeinsam zu verbessern und fit für zukünftige Anforderungen zu machen. Eine einheitlichere Instruction Set Architecture (ISA) und neue Standards sollen die Softwareentwicklung vereinfachen und die Kompatibilität zwischen x86-basierten Plattformen verbessern. Darüber hinaus wollen die Mitglieder der Gruppe gemeinsam an neuen Technologien und Architekturen arbeiten. Im Mittelpunkt stehen dabei Anwendungsfelder wie künstliche Intelligenz, das autonome Fahren, Mobilfunk und IoT, vor allem aber auch Fragen der Sicherheit und Energieeffizienz.
Fazit: Die x86-Architektur bleibt auch in Zukunft Standard
Während ARM-basierte Systeme in bestimmten Bereichen, etwa bei Smartphones und Tablets etabliert sind, werden Desktops, Notebooks und Server auch in Zukunft überwiegend auf der x86-Architektur basieren. Leistung, Flexibilität, Kompatibilität und ein umfassendes Ökosystem machen sie nach wie vor zur besten Wahl für Unternehmen, IT-Dienstleister und Cloud Provider, die zuverlässige und leistungsstarke IT-Umgebungen aufbauen und betreiben wollen.