Nvidia stellt Whitepaper zu Dual-Core-ARM-Prozessor Tegra 2 vor

Nvidia hat ein Whitepaper (PDF) zu seiner Tegra-2-Prozessorfamilie vorgestellt. Dabei handelt es sich um Dual-Core-CPUs basierend auf der ARM-Cortex-A9-Architektur. Die neuen CPUs werden bereits in Toshibas Android-Netbook AC100 eingesetzt. Künftig sollen auch Smartphones der Reihe Optimus von LG mit dem neuen Prozessor ausgerüstet werden.

Im Laufe des Jahres 2011 werde der Trend bei High-End-Smartphones eindeutig zu Dual-Core-ARM-CPUs gehen. Das resultiere aus der einfachen Tatsache, dass eine Erhöhung der Taktfreuquenz, die technisch kein Problem sei, zu einem überproportionalen Anstieg des Stromverbrauchs führe. Die Leistungsaufnahme sei proportional zur Taktfrequenz und zum Quadrat der Spannung. Da eine höhere Taktfrequenz gleichzeitig auch eine höhere Spannung erfordere, seien Multi-Core-Architekturen mit moderaten Taktfrequenzen die bessere Alternative im Mobilbereich.

Aktuelle High-End-Smartphones sind mit Taktfrequenzen um 1 GHz ausgestattet. Man könne jedoch Performanceprobleme beim Multitasking erkennen. Deutlich werde das, wenn auf einer Webseite Flash-Animationen zu sehen sind. Android-Smartphones böten zwar Flash-Unterstützung, allerdings nähmen die Reaktionszeiten stark zu. Eine Dual-Core-Architektur könne einen Core für die Flash-Animation verwenden, während der zweite dafür sorge, dass das Smartphone weiterhin performant auf Benutzereingaben reagiere. Mit einer Dual-Core-CPU entfalle grundsätzlich die Notwendigkeit, dass Betriebssystemhersteller das Multitasking einschränken oder verbieten.

Auch das Laden scheinbar statischer Webseiten werde deutlich verbessert. Im Web-2.0-Zeitalter gebe es immer weniger einfach verlinkte Webseiten. Links würden häufig dynamisch durch teilweise komplexe Javascript-Funktionen zusammengesetzt. Sofern sich mehrere solcher Links auf einer Webseite befinden, könne eine Multi-Core-Architektur für einen Geschwindigkeitsvorteil sorgen.

Im Moonbat-Benchmark, der die multithreaded Javascript-Performance misst, habe ein Tegra-2-Prozessor die 2,5-fache Geschwindigkeit des Google Nexus One und des Samsung Galaxy S erzielt. Die Tests seien unter Android 2.2 mit Firefox durchgeführt worden. Firefox Mobile befindet sich derzeit in einer Beta-Phase.

Für einen weiteren Performance-Schub sorge die Cortex-A9-Architektur. Im Gegensatz zum Vorgänger Cortex-A8 unterstützen die neuen CPUs spekulative Out-of-order Execution. Jeder Core ist mit jeweils 32 KByte Data- und Instruction-L1-Cache ausgestattet. Darüber hinaus gibt es einen gemeinsamen 1 MByte großen L2-Cache, dessen Kohärenz über eine Snoop Control Unit sichergestellt wird.

Besonderen Wert legt Nvidia auf die Fähigkeiten der integrierten GPU. Die 3D-Performance sei im Vergleich zu den Tegra-1-Modellen um bis zu fünfmal höher. Man erreiche damit ein Niveau, dass für Spielekonsolen geeignet sei. Zudem seien die Architekturen zwischen der mobilen GPU und Nvidias Lösungen für Notebooks und Desktops sehr ähnlich, so dass bestehende Spiele leicht von PCs auf mobile Geräte portiert werden könnten.

Bisher hat Nvidia bei der Vermarktung seiner Tegra-Prozessoren auf Smartphones wenig Erfolg gehabt. Viele Hersteller bevorzugten andere ARM-CPUs, vor allem die Snapdragon-Prozessoren von Qualcomm. Qualcomm hat Dual-Core-CPUs auf Basis der Cortex-A9-Architektur für kommendes Jahr angekündigt. Erste Testmuster sollen zu Jahresbeginn ausgeliefert werden. Sie werden in einer Strukturbreite von 28 Nanometern gefertigt und unterstützen neben Bluetooth, WLAN, GPS, GSM und UMTS auch den kommenden Funkstandard LTE. Die Taktfrequenz beträgt 1,2 GHz.

Nvidia lässt seine aktuellen Tegra-2-CPUs in 40-Nanometer-Technologie fertigen. Für künftige Modelle macht das Whitepaper keine Angaben zu Taktfrequenzen, Strukturbreiten und unterstützten Funktechnologien. Eine Strukturbreite von 28 Nanometern kann die Leistungsaufnahme gegenüber 40 Nanometern bei gleicher Taktfrequenz um etwa 65 Prozent senken.