ARM Cortex A15 wird fünfmal schneller und energieeffizienter sein

Einer der führenden Anbieter von Mikroprozessoren hat auf dem MWC ihre Pläne bezüglich ihres neuesten Modells, dem Cortex A15 MPCore, bekannt gegeben. Die ersten Designs von Produkten, die auf dem Chip basieren, erschienen im Herbst 2011, aber die Markteinführung der Produkte wird erst Ende 2012 erwartet. Das Unternehmen hat eine lange Geschichte in der Entwicklung von Mikroprozessorkernen.

Von ARM 1 zu ARM Cortex A15

ARM ist ein 32-Bit-RISC (Reduced Instruction Set Computer), das von ARM Holdings entwickelt wurde. Es wurde erstmals als Acorn RISC Machine benannt, wobei das erste Produkt 1985 als ARM 1 veröffentlicht wurde. Die Tatsache, dass ARM-Prozessoren recht einfache Designs haben, machte sie ideal für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch, wodurch ARM zu einer der dominierenden Kräfte im Mobil- und Elektronikmarkt wurde. Was Sie wissen sollten, ist, dass ARM nur das technologische Know-how bereitstellt und es ihre Partner, Qualcomm oder Texas Instruments, sind, die tatsächlich die Chips produzieren. Der ARM-Vertreter auf dem MWC war so freundlich, dies zu betonen.

Ihr erstes Projekt begann im Oktober 1983, als Acorn und VLSI Technology, Inc. zusammenarbeiteten, mit dem Hauptziel, niedriglatente Eingabe-/Ausgabe-Verarbeitung zu erreichen. Am 26. April 1985 produzierte VLSI den ersten funktionierenden ARM-Silizium. Aber ihre ersten Produktionssysteme wurden erst im folgenden Jahr mit der Veröffentlichung von ARM 2 verfügbar.

Laufende Verbesserung der ARM-Mikroprozessoren

Der Kern verfügte über einen 32-Bit-Datenbus, einen 26-Bit-Adressenraum und siebenundzwanzig 32-Bit-Register. Dies war wahrscheinlich einer der einfachsten und nützlichsten Mikroprozessoren der Welt, mit nur 30.000 Transistoren. Dies lag daran, dass er keinen Mikrocodes hatte und keinen Cache beinhaltete, was zu einem geringen Stromverbrauch führte. Als nächstes kam der ARM 3-Kern, der 4 KB Cache hatte, was zu einer weiteren Leistungsverbesserung führte.

In den späten 80er Jahren begannen Apple und VLSI mit der Arbeit an einem neuen ARM-Kern und veröffentlichten 1992 eine neue Version, die ARM 6 genannt wurde. Diese kam in drei Versionen:

• der ARM 60, der als erster 32-Bit-Speicheradressraum ohne Cache unterstützte;
• der ARM 600, der ebenfalls 32-Bit-Adressenraum hatte, aber diesmal mit 4 KB Cache und Coprozessorbus;
• der ARM 610, der identisch mit der 600-Version war, mit Ausnahme des Coprozessorbusses.

Der Kern blieb fast in denselben Größen, die ARM 6-Versionen hatten 35.000 Transistoren. Mit dem ARM 7 TDMI, der über eine 3-Stufen-Pipeline verfügte, gelang es ihnen, Hunderte Millionen Kerne zu verkaufen.

ARMs Produkte zielen auf den Mobilbereich ab

Ihre Architekturen reichen von den Low-End ARM 5-Geräten bis zu den High-End ARM M-Serie-Geräten. Auch wenn die ARM 6-Kerne in einigen Fällen für die unteren Geräte verwendet werden, ist es jetzt an der Zeit, dass die Cortex-Prozessoren schnellere und energieeffizientere Optionen bieten. Wie seine früheren Verwandten ARM 9 und ARM 11 zielt der Cortex-A auf Anwendungsprozessoren ab, die für Smartphones benötigt werden. Cortex-R ist für Echtzeitanwendungen, während der Cortex-M für Mikrocontroller gedacht ist.

Im Fall von ARM 9 hat er eine 32-Bit-RISC-Architektur, mit separaten Datenbussen, die seine potenzielle Geschwindigkeit erhöhten. Die Upgrades von den früheren Versionen wären leicht zu erkennen, da die Wärmeproduktion und das Überhitzungsrisiko abnahmen. Darüber hinaus verdoppelte das Upgrade auf eine 5-Stufen-Pipeline die Taktrate, und die Kerne hatten „Enhanced DSP“-Befehle integriert, wie z.B. eine Multiplikation-Addition.

Der ARM 11 wurde 2002 der Öffentlichkeit vorgestellt und war ein 32-Bit-RISC-Mikroprozessor, der die architektonischen Ergänzungen von ARM 6 einführte. Er hat SIMD-Befehle, die die Geschwindigkeit des Audio-Digitalverarbeitungsalgorithmus verdoppeln können, einen physikalisch adressierten Cache und eine neu gestaltete 8-Stufen-Pipeline, die Taktraten von bis zu 1 GHz unterstützt.

ARM Cortex A15 kommt mit enormer Geschwindigkeit und Energiemanagement

Der neueste Prozessor der Cortex-A-Serie, der A15 MPCore, wird ein Multicore-Prozessor sein, der eine superskalare Pipeline mit bis zu 2,5 GHz bietet. Die beispiellose Verarbeitungsfähigkeit in Kombination mit dem geringen Stromverbrauch ermöglicht überzeugende Produkte in einer Vielzahl von ARM-Märkten. Er gewährleistet die vollständige Anwendungskompatibilität mit allen Prozessoren der Cortex-A-Serie und bietet sofortigen Zugang zu Software-Ökosystemen wie Android und Adobe Flash Player (die kürzlich ihren Fahrplan und ihre Pläne veröffentlicht haben).

Die hohe Rechenleistung für Webinfrastruktur-Anwendungen wird durch Verbesserungen in der Gleitkomma- und NEON-Medienleistung sowie durch den 4 MB großen, latenzarmen Level-2-Cache verfügbar sein. Der A15 MPCore wird über fünfmal die Leistung der vorherigen Versionen liefern, und das Laufen bei 2,5 GHz wird Lösungen innerhalb schrumpfender Energie- und Kostenbudgets ermöglichen.

Einige der Hauptmerkmale des Kerns werden sein:

1. 40-Bit große physikalische Adress-Erweiterungen (LPAE), die bis zu 1 TB RAM adressieren können;
2. 17-25 Gleitkomma-Pipeline;
3. 4 Kerne pro Cluster, mit bis zu 2 Clustern pro Chip mit CoreLink 400.

Der Prozessor führt auch die ARM-Technologie ein, die eine effiziente Handhabung von Softwareumgebungen ermöglicht, wie z.B. Unterstützung für Datenmanagement und Schlichtung, die es den Anwendungen ermöglicht, gleichzeitig auf die Systemfähigkeiten zuzugreifen.

Harte Konkurrenz gegen Nvidia und Intel

Zuerst haben wir die Jungs von Nvidia. Sie haben den Markt mit ihrem neuen Quad-Core Tegra 3-Prozessor angegriffen, der PC-Klassen-Leistungsniveaus, bessere Akkulaufzeit und verbesserte mobile Erfahrungen für Telefone bringt. Der Prozessor wird dreimal die Grafikleistung des Tegra 2 und bis zu 60 % weniger Stromverbrauch bieten. Tegra 3 implementiert eine neue Technologie, die einen stromsparenden CPU umfasst.

Wenn Aufgaben, die weniger Stromverbrauch erfordern, anstehen, werden die vier Haupt-CPUs abgeschaltet. Der Tegra 3-Prozessor bietet die weltweit schnellste Web-Erfahrung (mit beschleunigtem Adobe Flash Player 11, HTML5 und WebGL-Browsing), die schnellsten Anwendungen (blitzschnelle Leistung für Multimedia-Apps) und das schnellste Multitasking (Wechsel zwischen gängigen Anwendungen und Hintergrundaufgaben). ARM Cortex A15 wird eine harte Aufgabe haben, um diese Rekorde zu brechen.

Intel hat große Pläne und viele Partner

Auf der anderen Seite haben wir Intel, den führenden Entwickler von Chips für Server, Desktops, Notebooks und Netbooks. Obwohl AMD eine Bedrohung für sie im Kernmarkt mit ihren eher niedrigeren Kosten darstellt, hat Intel ein größeres Problem. Im Kernmarkt für mobile Plattformen war Intel wirklich abwesend, und jetzt haben sie beschlossen, einen x86-Prozessor zu entwickeln, um mit den ARM-Führern zu konkurrieren.

Mit Apples iPhone, Motorola Droid, Google Nexus One und dem HTC Incredible, die alle auf ARM-Prozessoren laufen, stellte Intel die Moorestown-Prozessorarchitektur vor, die ein SoC umfasst, das einen Intel Atom-Kern, kombiniert mit Grafikverarbeitung, Video- und Speichercontroller-Funktionen, enthält. Das Unternehmen versprach bessere Leistung und reichhaltigere Grafiken, mit 1080p Video-Wiedergabe und 780p HD Video-Aufnahme. Darüber hinaus sagen sie, dass der Prozessor in der Lage ist, zwei Tage Audio-Wiedergabezeit und fünf Stunden Video-Wiedergabe zu bieten.

Jetzt bleibt nur abzuwarten, welches der drei Unternehmen in diesem Wettkampf die Oberhand gewinnen wird.