Das Gehirn von Netbooks: Intels Atom-Architektur im Detail

Mit weniger als 25 Quadratmillimetern Die-Fläche ist der Atom Intels kleinster Prozessor – rund ein Zehntel so groß wie ein Pentium 4. Dass die Zahl der Transistoren mit 47 Millionen trotzdem um fünf Millionen über der des Pentium 4 liegt, ist vor allem auf die 45-Nanometer-Fertigung zurückzuführen. Der genannte Pentium 4 wurde in einem 180-Nanometer-Verfahren hergestellt.

Der Atom nutzt ein vierfach superskalares Design, das heißt, er kann zwei Befehle aus einem Befehlsstrom gleichzeitig an parallel arbeitende Funktionseinheiten übergeben. Zudem wird jede Instruktion genau inspiziert, bevor eine Entscheidung über ihre weitere Verarbeitung fällt. Andere CPUs setzen auf eine spekulative Ausführung. Sollte sich diese als falsch erweisen, wird das Ergebnis verworfen und neu begonnen – unter Stromspargesichtspunkten kein effizienter Weg.

Obwohl die Atom-Pipeline länger ist als die des Core 2 Duo – 16 statt 13 Stufen –, ist jede Stufe einfacher aufgebaut. Dadurch konnten sich die Ingenieure auf die Reduzierung des Stromverbrauchs konzentrieren, was bei komplexeren Schaltkreisen deutlich schwieriger ist. Außerdem sind höhere Taktfrequenzen möglich.

Der Atom fasst, wenn möglich, die drei Phasen vieler x86-Befehle zusammen und schleust sie als Einheit durch die Pipeline, anstatt sie in drei Mikro-Operationen zu verarbeiten. Das ist laut Intel nur bei 4 Prozent aller Befehle der Fall. Allerdings handelt es sich um in der Praxis besonders häufig vorkommende Befehle.

Auch Hyperthreading feiert ein Comeback. Dem Halbleiterhersteller zufolge steht einem 15-prozentigen Mehrverbrauch eine Leistungssteigerung von 30 Prozent gegenüber. Die Entscheidung, ob Leistung vor Stromverbrauch kommt oder umgekehrt, können Softwareentwickler selbst treffen.