Multi-Core-ARM-CPUs: Geht die Wintel-Ära bald zu Ende?

Die aktuellen OMAP4-CPUs von Texas Instruments (TI) sind in etwa vergleichbar mit den Tegra-2-Prozessoren von Nvidia. Sie nutzen ebenfalls den Cortex-A9-Core. Das derzeitig verfügbare Modell OMAP4430 taktet mit 1 GHz. Später soll der OMAP4440 mit 1,5 GHz erscheinen. TI produziert in 45 Nanometer, was zu einem etwas höheren Stromverbrauch gegenüber Nvidias Tegra-2-CPUs führt.

Allerdings unterstützt die GPU SGX 540 von PowerVR bereits heute 3D-Displays. Ein weiterer Vorteil TI-Chips gegenüber dem Tegra 2 ist die SIMD-Engine. Dadurch ist der TI-Chip schneller als der Tegra 2, allerdings geht auch dieses Feature auf Kosten des Stromverbrauchs.

Während LG sich beim Optimus Speed P990 für den Tegra 2 entschieden hat, wird es sein 3D-Handy Optimus 3D mit einem TI-Prozessor ausstatten. Da die Unterstützung von mehreren Plattformen für einen Hersteller ein nicht zu unterschätzender Kostenfaktor ist, kann man davon ausgehen, dass es noch eine Weile dauert, bis Nvidia den Tegra-2-3D in großen Stückzahlen liefern kann.

Für die Zukunft hat sich TI ein besonderes Design einfallen lassen. Ende 2011 sollen erste Testmuster zweier OMAP5-CPUs verfügbar sein. Sie sollen in den ersten Quad-Core-Smartphones zum Einsatz kommen. Allerdings handelt es sich um einen "Schummel-Quad-Core". Die CPUs OMAP5430 und OMAP5432 besitzen zwei Cortex-A15-Kerne und zwei Cortex-M4-Kerne.

Chip-Blockdiagramm des OMAP5430 (Bild: TI)
Chip-Blockdiagramm des OMAP5430 (Bild: TI)

Die Cortex-M-Serie ist ARMs Low-End-Design, das beispielsweise bei der Programmsteuerung von Wasch- und Spülmaschinen eingesetzt wird. Für High-End-Geräte wie Tablets und Smartphones ist ausschließlich die Cortex-A-Serie vorgesehen. Dazwischen gibt es noch die Cortex-R-Serie.

Die Idee von TI ist, Prozesse, die derzeit wenig Rechenzeit benötigen, auf die beiden Cortex-M4-Cores zu verlagern, die wesentlich weniger Strom verbrauchen. Doch das ist einfacher gesagt als getan. Die Cortex-M4-CPUs besitzen nämlich nicht alle Features der Cortex-A15-Architektur. Insbesondere fehlt Ihnen Jazelle RCT. Das ist die Technologie, die die Ausführung von JIT-kompiliertem Bytecode unterstützt. Android und Windows Phone 7 hängen mit ihren VMs Dalvik und .NET davon ab.

Denkbar ist natürlich, dass Apps grundsätzlich nur auf den beiden Cortex-A15-Kernen laufen, während nativ programmierte Betriebssystemfunktionen auf allen vier Cores ausgeführt werden können.

Aufbau des OMAP5432 (Bild: TI)
Aufbau des OMAP5432 (Bild: TI)

Dazu ist es natürlich erforderlich, eine entsprechende Betriebssystemunterstützung zu entwickeln. Wenn vier identische Cores vorhanden sind, ist es unerheblich, auf welchen Core der Scheduler einen Thread legt. Bei unterschiedlichen Cores muss das nach Rechenbedarf geschehen. Außerdem muss geprüft werden, welcher Thread überhaupt auf einem bestimmten Core lauffähig ist.

Ob sich Google darauf einlässt, den Linux-Kernel entsprechend anzupassen und ob die Linux-Kernel-Entwickler solche Änderungen akzeptieren werden, ist zwar fraglich, aber auch nicht abwegig. Die Idee ist durchaus innovativ, jedoch ist die Strategie riskant. Schließlich ist nicht bewiesen, dass das Design in der Praxis handfeste Vorteile gegenüber einem Dual-Core-Smartphone bringt.

Die beiden OMAP-5-CPUs unterscheiden sich darin, dass der OMAP5430 LPDDR2-RAM unterstützt, während der OMAP5432 DDR3- und DDR3L-Module erwartet. Letzterer wird daher vermutlich eher für Tablets gedacht sein.

Die OMAP5-Prozessoren werden in 28-Nanometer-Technologie gefertigt und sind mit 2 GHz getaktet. Die beiden Cortex-A15-Cores bieten gegenüber Cortex-A9-CPUs noch einmal Vorteile in der Architektur. Die NEON-Engine wurde gegenüber dem Cortex-A9 weiter verbessert. Außerdem werden bis zu 1 TByte RAM über Physical Address Extensions und Hardwarevirtualisierung unterstützt.

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6 Kommentare zu Multi-Core-ARM-CPUs: Geht die Wintel-Ära bald zu Ende?

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  • Am 2. April 2011 um 16:52 von Micropuff

    guter Artikel, schwache Kommentare
    Der Artikel ist ausgezeichnet und trifft auch bei der Kritik an MS den Nagel auf den Kopf!
    Es ist sehr merkwürdig, dass auf jede berechtigte Kritik immer gleich Kommentatoren zur Stelle sind, die dann MS künstlich hochloben! Könnte mir gut vorstellen, dass die diese gequirlte Lobhudelei nur verbreiten, weil sie Geld dafür bekommen!

  • Am 16. Februar 2011 um 22:12 von Mouse


    Was genau meinen Sie mit Prozess Security und warum sollte dort Windows Phone 7 pfui sein?

    Windows Phone 7 basiert auf Windows Embedded Compact 6.03, verwendet aber ebenfalls Funktionen von Windows Embedded Compact 7. So z.B. verwendet Windows Phone 7 den Kernel von Windows Embedded Compact 7.

    Entgegen ihren Behauptungen untersützt der Kernel eine Dual Core CPU.

    Windows Phone 7 wurde unter Hochdruck entwickelt, damit es schnell auf den Markt kommen kann. Selbst wenn einige Chipsätze momentan nicht unterstützt werden, so hat das rein gar nichts mit der Architektur oder einem schlechten Kernel zu tun. Das sind dann einfach Funktionen, die im HAL nach-implementiert werden müssen.

    Ich glaube auch nicht, dass ARM den Desktop Markt umkrempeln wird. Nvidia hat ja gar keine Möglichkeit als in den Prozessormarkt zu expandieren, da sie von Intel und AMD/ATI eingekesselt sind. Es ist fraglich, ob die ARM Architektur mit vergleichbarer Desktopleistung aufschließt und dabei noch deutlich energieschonender arbeitet.

    Was ihre Vorhersagen bzgl. Tablets und Büro betrifft, so sehe ich das als vollkommen illusorisch. Sicher werden Tablets im Bereich Besprechungen und dergleichen eingesetzt. Aber der normale Arbeitsplatz, an dem man 8h arbeitet wird garantiert nicht durch einen Tablet ersetzt. Ohne zusätzliche externe Tastaturen und Gestelle für einen korrekten Blickwinkel, wären das katastrophale Arbeitsbedinungen, die nicht den Arbeitsschutzgesetzen entsprechen.

    • Am 19. Februar 2011 um 14:45 von Christian

      AW: …
      wo ist da der Hochdruck gewesen? der Windows CE Kernel gibt es schon seit ca. 1995 die aktuelle Version die in Phone 7 verwendet wird ist auch nicht mehr so neu. Die Entwicklungszeit war lange. Angefangen etwa um die Zeit als das erste iPhone auf dem Markt kam.

      Zusammengeschustert aus KIN und Windows Mobile ist das kein neues System. Gerade darin liegt ja das Problem.

      Vernünftiger wäre eine grundüberholte Oberfläche von Windows Mobile zusammen mit einem grundüberarbeiteten Betriebssystem gewesen. Dann hätte es auch mit den APPs besser geklappt.

      • Am 19. Februar 2011 um 16:50 von abcd

        AW: AW: …
        Da sieht man mal wieder, dass im Internet nur Leute ohne Ahnung rumrennen :)

      • Am 21. Februar 2011 um 11:46 von Mouse

        AW: AW: …
        Windows Phone 7 verwendet natürlich keinen CE Kernel von 1995. Die Versionsnummer ist ausschlaggebend, nicht der Produktname.

        Windows Phone 7 ist ein modernes, super schnelles Handy Betriebssystem und verfügt über die modernsten APIs und Entwicklerwerkzeuge zur Erstellung von Apps.

    • Am 17. März 2011 um 19:35 von knallkopp

      AW: …
      Windows Phone 7 pfui :-) Selten so gelacht! Würde mich nicht wundern, wenn weitere iPhone Entwickler die Platform wechseln werden, sobald Microsoft die Platform (wie bereits angekündigt) noch in diesem Jahr nachbessert. Wenn die Zeit drängt, kann es manchmal durchaus besser sein ein Produkt mit weniger Features an den Start zu bringen, wenn dafür die Qualität stimmt.

      Apple konnte zwar in Punkto Qualität bisher mit den Geräten und ansprechendem Design punkten, versteht sich aber auch besonders gut darauf Entwickler zu verprellen, indem etwa die Verwendung von verwaltetem code erschwert bzw. die Vorteile neuer Programmiersprachen und Werkzeuge nicht zum Tragen kommen. Letztendlich ist es auch die Community der Entwickler, die eine Aktie am Erfolg einer Platform hat. Das Apple hier momentan noch die Nase vorn hat, ist wohl der Tatsache geschuldet, das sie im Bereich Apps einfach die ersten waren…

      Das der Autor Microsoft-Systemen schlechtes Reaktionsverhalten, oder schlechte Usability nachsagt, zeigt eigentlich nur durch welche Brille er schaut… hat ansonsten nicht viel mit der Realität zu tun :-)

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