ARM oder x86? Die Prozessor-Architekturen erklärt

Fast jedes Smartphone und jedes Tablet, das du in der Hand hältst, rechnet mit einem ARM-Prozessor. Fast jeder klassische Windows-Laptop und jeder Desktop-PC mit einem x86-Prozessor von Intel oder AMD. Zwei Welten, die lange sauber getrennt waren: ARM für alles, was klein ist und lange durchhalten muss, x86 für alles, was am Stromnetz volle Leistung bringt. Seit Apple 2020 seine Macs auf hauseigene ARM-Chips umgestellt hat und auch Windows zunehmend auf ARM läuft, verschwimmt diese Grenze. Dieser Artikel erklärt, was ARM und x86 eigentlich sind, warum das eine dein Handy den ganzen Tag durchbringt und das andere im Rechenzentrum steht, und was der Unterschied für dich bedeutet, wenn du ein Gerät kaufst.

Das Wichtigste in Kürze

• ARM und x86 sind zwei Prozessor-Architekturen, also zwei verschiedene Befehlssätze. Ein Programm, das für den einen geschrieben ist, läuft auf dem anderen nur mit Übersetzung.
• ARM steckt in fast allen Smartphones und Tablets. Es ist auf Energieeffizienz ausgelegt und stammt aus der RISC-Denkschule: wenige, einfache Befehle.
• x86 kommt von Intel und AMD und dominiert klassische PCs, Laptops und Server. Es stammt aus der CISC-Schule: mächtigere, komplexere Befehle.
• Der große Unterschied liegt im Geschäftsmodell. ARM verkauft keine Chips, sondern lizenziert das Design. Deshalb bauen Apple, Qualcomm, Samsung und viele andere ihre eigenen ARM-Chips. x86 kommt praktisch nur von Intel und AMD.
• Die Grenze weicht auf. Apple Silicon zeigt seit 2020, dass ARM auch im Notebook mit voller Leistung mithalten kann. Windows läuft ebenfalls zunehmend auf ARM.
• Für Smartphone- und Tablet-Käufer ist das Thema entspannt: Dort ist ARM Standard, die App-Kompatibilität ist der Normalfall, nicht die Ausnahme.

Die einfache Erklärung: zwei Sprachen für Prozessoren

Ein Prozessor versteht nur eine feste Liste an Grundbefehlen: lade eine Zahl, addiere zwei Werte, speichere ein Ergebnis, springe an eine andere Stelle. Diese Liste heißt Befehlssatz oder Architektur. ARM und x86 sind zwei solche Listen, und sie sind nicht kompatibel. Ein Programm, das in x86-Befehlen vorliegt, ergibt für einen ARM-Chip keinen Sinn, so wie ein deutscher Text für jemanden, der nur Japanisch liest.

Deshalb gibt es viele Programme in mehreren Versionen. Eine App aus dem App Store lädt automatisch die ARM-Fassung, weil dein Handy ARM ist. Ein Windows-Programm liegt meist als x86-Fassung vor, weil die allermeisten Windows-PCs x86 sind. Läuft eine Fassung nicht direkt, kann ein Übersetzer einspringen. Apples Rosetta 2 zum Beispiel übersetzt alte, für Intel geschriebene Mac-Programme so, dass sie auf den neuen ARM-Macs laufen. Das funktioniert gut, kostet aber etwas Leistung, weil eben in Echtzeit oder direkt nach der Installation umgeschrieben wird.

Warum ARM ins Handy passt und x86 traditionell in den PC

Die beiden Architekturen sind mit unterschiedlichen Zielen entstanden. ARM kommt aus einer Denkschule namens RISC, kurz für „reduzierter Befehlssatz“. Die Idee: wenige, einfache Befehle, die sich schnell und vorhersehbar abarbeiten lassen. Das hält den Chip klein und sparsam. Genau das brauchst du in einem Gerät, das aus einem Akku läuft und in eine Hosentasche passt. Kein Zufall also, dass ARM die Welt der Smartphones und Tablets praktisch komplett besetzt.

x86 kommt aus der CISC-Schule, dem „komplexen Befehlssatz“. Hier kann ein einzelner Befehl mehr auf einmal erledigen. Das war historisch attraktiv, als Speicher teuer war, und x86 wuchs über Jahrzehnte zur Standard-Architektur für Desktop und Server heran. Der Preis dafür ist tendenziell mehr Verbrauch und mehr Wärme, was am Stromnetz kaum stört, im Akkugerät aber schon. Diese Aufteilung, sparsames ARM hier, leistungsstarkes x86 dort, war lange die Faustregel. Sie stimmt aber nicht mehr so sauber wie früher, und warum, steht im nächsten Abschnitt.

Die Architekturen im Vergleich

Für alle, die es genau wissen wollen: Befehlssatz, Lizenz und die verwischte Grenze

Ab hier wird es technisch. Wer nur den praktischen Teil wollte, kann zum Abschnitt über den Gebrauchtkauf springen.

RISC gegen CISC, und warum der Unterschied kleiner wird

Der klassische Gegensatz lautet: RISC nutzt viele einfache Befehle, die je einen kleinen Schritt machen, CISC nutzt weniger, dafür mächtigere Befehle. Bei ARM zeigt sich das daran, dass die 64-Bit-Befehle eine einheitliche Länge haben, was das Entschlüsseln im Chip regelmäßig und einfach macht. Zusätzlich gilt ein striktes Prinzip: Gerechnet wird nur in Registern, der Speicher wird ausschließlich über eigene Lade- und Speicherbefehle angefasst. x86 dagegen hat Befehle unterschiedlicher Länge und ein über Jahrzehnte gewachsenes Repertoire. Das macht x86 ausdrucksstark, aber die Stufe im Chip, die die Befehle entschlüsselt, entsprechend aufwendiger.

Interessant ist, dass sich beide Welten im Inneren angenähert haben. Moderne x86-Prozessoren zerlegen ihre komplexen Befehle intern in kleine, RISC-artige Mikro-Operationen. Der Unterschied liegt heute also weniger im Rechenkern selbst als im Befehlssatz nach außen und in dem, was über Jahrzehnte an Software darauf gewachsen ist.

Der eigentliche Unterschied ist das Geschäftsmodell

Der oft übersehene Punkt: ARM ist gar kein Chiphersteller. Das Unternehmen entwickelt die Architektur und lizenziert sie. Andere Firmen nehmen dieses Design und bauen daraus ihre eigenen Chips, oft mit eigenen Zutaten. Apple entwirft auf ARM-Basis seine A- und M-Chips, Qualcomm seine Snapdragon-Reihe, Samsung seine Exynos-Chips. Deshalb gibt es so viele verschiedene ARM-Prozessoren, fein abgestimmt auf ganz unterschiedliche Geräte.

x86 funktioniert umgekehrt. Der Befehlssatz gehört im Wesentlichen Intel und AMD, und praktisch nur diese beiden bringen x86-Prozessoren auf den Markt. Das erklärt, warum die x86-Welt weniger Bauformen kennt, aber eine enorm breite, über Jahrzehnte gewachsene Software-Basis hat, allen voran das klassische Windows-Ökosystem.

Warum die alte Grenze aufweicht

Lange galt: ARM ist sparsam, aber langsam, x86 ist schnell, aber durstig. Diese Faustregel bröckelt. Als Apple 2020 ankündigte, seine Macs von Intel-Prozessoren auf eigene ARM-Chips umzustellen, war das der sichtbarste Bruch mit dem alten Denken. Plötzlich steckte eine ARM-Architektur in vollwertigen Notebooks und Desktops und lieferte dort hohe Leistung bei geringem Verbrauch. Damit die vorhandene Intel-Software weiterlief, legte Apple mit Rosetta 2 einen Übersetzer dazwischen.

Von der anderen Seite kommt die Bewegung ebenfalls: Windows läuft inzwischen auch auf ARM-Prozessoren, mit einem eigenen Übersetzer für die vielen x86-Programme. Und mit RISC-V steht bereits eine dritte, komplett lizenzfreie Architektur bereit. Die klare Aufteilung „ARM ins Handy, x86 in den PC“ ist damit eher eine Momentaufnahme als ein Naturgesetz. Was bleibt, ist der Kern: Es sind zwei Sprachen, und Software muss zur Sprache des Chips passen oder übersetzt werden.

Was das für dich heißt, auch beim Gebrauchtkauf

Für ein Smartphone oder ein Tablet ist die Architektur-Frage im Alltag entspannt. Dort ist ARM der Standard, egal ob iPad, Android-Tablet oder Handy. Die App-Stores liefern automatisch die passende Version, du musst dich um nichts kümmern. Der Effizienzvorteil von ARM ist genau der Grund, warum diese Geräte mit einem Akku so lange durchhalten.

Genau hinschauen lohnt sich vor allem bei Computern und bei Windows-Tablets, weil dort beide Welten vorkommen. Ein x86-Windows-Tablet läuft mit klassischer Windows-Software direkt, ein ARM-Windows-Tablet ist sparsamer, greift bei älteren Programmen aber auf die Übersetzung zurück. Wenn du ein gebrauchtes oder generalüberholtes Tablet ins Auge fasst, hilft es zu wissen, welche Architektur drinsteckt und welche Programme du darauf laufen lassen willst. Bei einem iPad oder Android-Tablet ist die Antwort einfach, dort ist ARM gesetzt und Kompatibilität kein Thema.

Talkis Empfehlung

ARM und x86 sind keine „besser oder schlechter“-Frage, sondern zwei Antworten auf unterschiedliche Anforderungen. ARM ist sparsam und darum in Smartphones und Tablets allgegenwärtig. x86 bringt eine über Jahrzehnte gewachsene Software-Welt mit und sitzt fest in klassischen PCs und Servern. Die spannende Entwicklung ist, dass sich beide Lager gegenseitig das Terrain streitig machen. Für dich als Käufer heißt das: Bei Handy und Tablet musst du an die Architektur keinen Gedanken verschwenden, dort ist ARM die selbstverständliche Basis. Wichtig wird sie erst, wenn Windows und die Frage nach bestimmter Software ins Spiel kommen.

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Häufige Fragen

Was ist der Unterschied zwischen ARM und x86? Es sind zwei verschiedene Prozessor-Architekturen, also zwei Befehlssätze. ARM stammt aus der RISC-Schule mit wenigen, einfachen Befehlen und ist auf Energieeffizienz getrimmt. x86 von Intel und AMD stammt aus der CISC-Schule mit mächtigeren Befehlen und einer sehr breiten Software-Basis. Programme für die eine Architektur laufen auf der anderen nur mit Übersetzung.

Welche Architektur hat mein Smartphone? Nahezu jedes aktuelle Smartphone und Tablet nutzt einen ARM-Prozessor, ob Apple, Samsung, Google oder Xiaomi. Die Chips heißen zwar unterschiedlich, etwa Apple A-Serie oder Qualcomm Snapdragon, basieren aber alle auf der ARM-Architektur.

Ist ARM besser als x86? Nicht pauschal. ARM ist bei der Energieeffizienz stark, weshalb es Akkugeräte dominiert. x86 punktet mit einer riesigen, gewachsenen Software-Welt vor allem unter Windows. Was besser passt, hängt vom Gerät und von der Software ab, die du nutzen willst.

Warum ist Apple von Intel auf ARM umgestiegen? Apple hat 2020 angekündigt, seine Macs von Intel-Prozessoren auf eigene ARM-Chips umzustellen, um Leistung und Effizienz aus einer Hand zu steuern. Damit vorhandene Intel-Software weiterläuft, übersetzt das Programm Rosetta 2 diese Anwendungen für die neuen ARM-Macs.

Läuft x86-Software auf einem ARM-Gerät? Nicht direkt, aber über einen Übersetzer. Apples Rosetta 2 und die Übersetzungsschicht von Windows auf ARM schreiben x86-Programme in ARM-Befehle um. Das funktioniert für viele Programme gut, kostet aber etwas Leistung im Vergleich zu Software, die von vornherein für ARM vorliegt.

Quellen und zum Weiterlesen

• Arm: Learn the architecture — A-profile (die Architektur aus erster Hand, Grundlage der Chips in Smartphones, Tablets und zunehmend Notebooks).
• Arm Developer: A64 Instruction Set Architecture (der 64-Bit-Befehlssatz AArch64, Lade-Speicher-Prinzip und einheitliche Befehlslänge).
• Apple Newsroom: Apple announces Mac transition to Apple silicon (die Ankündigung des Wechsels von Intel-x86 auf ARM-basierte Apple-Chips, Juni 2020).
• Apple Support: Using Intel-based apps on a Mac with Apple silicon (Rosetta 2 übersetzt für Intel geschriebene Programme, damit sie auf ARM-Macs laufen).
• Intel: Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer Manuals (die x86-Architektur aus erster Hand).
• AMD: Developer Documentation Hub (AMD64 Architecture Programmer's Manual, die 64-Bit-Erweiterung von x86).