Apple M1: MIT-Forscher weisen Phantom-Spekulation erstmals nach
Veröffentlicht am: 22.10.2026 um 15:52 Uhr | Redaktion boerse-global.de
Mit der Vorstellung des M1-Prozessors am 10. November 2020 leitete Apple den Übergang zu eigenen Chipsätzen im Mac-Segment ein. Technische Analysen sowie weiterführende Untersuchungen von Sicherheitsforschern beleuchten den inneren Aufbau, die Befehlssatzunterstützung und das Verhalten des Systems bei spekulativer Befehlsausführung.
Aufbau der Rechenkerne und Speicheranbindung
Die Architektur des M1 basiert auf acht Prozessorkernen im big.LITTLE-Design, aufgeteilt in vier leistungsstarke Firestorm-Kerne und vier energieeffiziente Icestorm-Kerne. Gegenüber dem Mobilprozessor A14, der über 8 Megabyte L2-Cache verfügt, stattete Apple den M1 mit 12 Megabyte L2-Cache aus.
Die Anbindung des Arbeitsspeichers erfolgt über einen 128-Bit-DRAM-Bus. Um eine effektive Kühlung zu gewährleisten, platzierte der Hersteller den Arbeitsspeicher als Embedded Memory seitlich direkt am Chip-Die.
In Benchmark-Vergleichen schlägt sich dieser Aufbau in der Rechenleistung nieder. Bei CPU-Messungen erzielt der M1 im Single-Core-Bereich ein um 54 Prozent besseres Ergebnis als der AMD Ryzen 7 4800H. Im Multi-Core-Test übertrifft der Chip den Vergleichsprozessor um 13 Prozent.
Befehlssätze und Registerwerte unter ARM64
Einblick in hardwarenahe Funktionen ermöglicht das Auslesen spezifischer ARM64-Register über das Werkzeug PongoOS mit EL1-Rechten und dem Befehl mrs. Das Register ID_AA64ISAR0_EL1 liefert Aufschluss über unterstützte kryptografische Funktionen und Befehlserweiterungen.
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Anhand von Beispielwerten wie 0x0212001120211120 wird deutlich, dass der M1 Instruktionen für AES, SHA2, CRC32, RDM sowie SM4 unterstützt. Darüber hinaus sind Erweiterungen wie SHA3, Dot Product und FHM nach dem Standard ARMv8.2 sowie Atomic-Operationen nach ARMv8.1 implementiert.
Die Standards SHA1 und SM3 werden hingegen nicht hardwareseitig unterstützt. Im Register MIDR_EL1 ist zudem der Kennwert 0x61 für Apple als Entwickler hinterlegt. Für eine vollständige Entschlüsselung dieser Registerwerte sind ergänzend die Spezifikationen von ARM und Apple heranzuziehen.
Sicherheitsanalysen zu Branch-Vorhersagen
Neben Leistungsdaten untersuchen Forschungsteams das Verhalten der internen Sprungvorhersage. Forscher des MIT überprüften die Umsetzung der ARM-Spezifikation CSV2 auf dem M1 mithilfe des eigens entwickelten Testkernels Fractal. Dabei bestätigten sie, dass die Execute-Stufe der indirekten Sprungvorhersage geschützt ist.
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Allerdings lädt der Prozessor das Sprungziel bereits vor dem Greifen dieser Schutzmaßnahme in den Befehlscache, wodurch ein messbarer Seitenkanal entsteht.
Zudem erbrachte die Untersuchung mittels Fractal den ersten Nachweis des Phänomens der Phantom-Spekulation auf Apple-Silicon-Chips, das zuvor vor allem bei Prozessoren von AMD und Intel dokumentiert worden war. Damit widerlegten die Forscher frühere Annahmen: Der Conditional-Branch-Predictor des M1 verfügt über keine Privilegien-Isolation. Die MIT-Forscher übermittelten ihre Beobachtungen an das Sicherheits-Team von Apple.
