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

Bereits erschienen ist der Tegra 2 von Nvidia. Er kommt beispielsweise im ersten Dual-Core-Smartphone der Welt zum Einsatz, dem LG Optimus Speed P990. Auch zahlreiche Tablets werden mit dem Tegra 2 ausgestattet. Die CPU taktet mit 1 GHz.

Der Chip basiert auf der Cortex-A9-Architektur. Die meisten aktuellen Smartphones wie das iPhone 4 oder das iPad verwenden Cortex-A8-CPUs. Neu bei der A9-Architektur ist  unter anderem die Unterstützung von Out-of-Order-Execution. Befehle, die nicht voneinander abhängig sind, werden so umsortiert, dass sie gleichzeitig ausgeführt werden können.

Eine weitere Neuerung ist die Vector Floating Point Unit (VFP) in der Version 3. Sie nimmt NEON-Befehle mit in die Pipeline auf. Eine weitere Neuerung besteht in der Möglichkeit, NEON-Befehle von einer Vektor-Einheit (SIMD) ausführen zulassen, so dass beispielsweise zwei 64-Bit-Double-Precision-Werte oder 16 8-Bit-Zahlen gleichzeitig verarbeitet werden können. Dieses Feature ist jedoch optional und Nvidia hat beim Tegra 2 darauf verzichtet.

Das führt dazu, dass ein Tegra-2-Kern nicht schneller arbeitet als eine heutige Qualcomm-Snapdragon-CPU mit Scorpion-Kern, wie sie zum Beispiel im Google Nexus One oder im HTC Desire eingebaut ist.

Zu den weiteren Features einer Tegra-2-CPU zählt die Geforce-ULP-GPU. Der Grafikchip ist je nach Anwendung um 25 bis 100 Prozent schneller als eine Adreno-205-GPU wie sie in aktuellen Snapdragon-CPUs zum Einsatz kommt. Er kann H.264-Videos in Full-HD mit 1080p-Auflösung in Echtzeit aufnehmen und wiedergeben. Auch JPEGs lassen sich hardwareseitig en- und dekodieren. So kann der Nutzer mehr Fotos ohne Wartezeit hintereinander machen.

Die Tegra-2-CPU wird in 40 Nanometer-Technologie gefertigt. Im Vergleich dazu besitzt der Snapdragon MSM 8255 (HTC Desire HD) eine Strukturbreite von 45 Nanometern. Berücksichtigt man, dass eine Tegra-2-CPU nur unwesentlich kleiner als aktuelle Single-Core-Smartphone-CPUs ist, lässt sich eine kurze Akkulaufzeit vermuten. Tests von cnet.de zeigen allerdings, dass sich der 1500-mAh-Akku des LG Optimus Speed P990 nicht schneller entleert als vergleichbare Single-Core-Modelle.

Noch nicht auf dem Markt ist die Tegra-2-3D-CPU. Sie ist mit 1,2 GHz etwas schneller als der Tegra-2-Prozessor und beherrscht darüber hinaus die Unterstützung von bis zu zwei 3D-Displays. Sie wird noch im 2. Quartal 2011 verfügbar sein.

Quad-Core-ARMs im August in großen Stückzahlen lieferbar

Im August will Nvidia Quad-Core-Modelle mit vier Cortex-A9-Kernen in 40-Nanometer-Technologie ausliefern. Tablets mit vier Kernen sind daher mit Sicherheit schon zum Weihnachtsgeschäft im Handel.

Die Chips tragen den Codenamen Kal-El und werden vermutlich als Tegra 3 vermarktet. Die integrierte GeForce-GPU arbeitet mit zwölf statt acht Ausführungseinheiten. Bei den Cortex-A9-Kernen nutzt Nvidia nicht mehr die Sparvariante, sondern liefert seine Vierkernchips mit SIMD-Engine aus. Der gemeinsame L2-Cache beträgt wie beim Tegra 2 1 MByte. Der Hauptspeicher wird über einen Single-Channel-LPDDR2-Controller adressiert.

Da bereits erste Testmuster verfügbar sind, konnte Nvidia schon Demos und Benchmarks vorführen. Der hauseigene Browser-Benchmark nvbench zeigt, dass der Standard-Browser von Android alle vier Kernel gleichmäßig auslastet. Beim Coremark schlägt der Kal-El einen Intel Core2-Duo T7200 mit 2 GHz Takt.

Taktfrequenzen für die Kal-el-Chips nannte Nvidia nicht. Gerüchte sprechen von 1,5 GHz, was angesichts der Strukturbreite von 40 Nanometern realistisch erscheint. Nvidias Konkurrenten Qualcomm und Texas Instruments wollen Quad-Core-ARMs in 28-Nanometer-Technologie fertigen und 2,0 beziehungsweise 2,5 GHz erreichen. Ihre Chips werden aber erst 2012 erwartet.