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Split-Chip-Architektur könnte zu intelligenteren Smartphones führen
Britischer Chiphersteller ARM hat letzte Woche eine Chiparchitektur vorgestellt, die gleichzeitig die Kosten von Smartphones senken und gleichzeitig deren Akkulaufzeit verlängern könnte.
Die Architektur kombiniert einen ultraeffizienten neuen Prozessor mit einer Hochleistungsversion auf demselben Chip. Ein Smartphone kann je nach Aufgabe zwischen den beiden wechseln, sagt Nandan Nayampally , Direktor des CPU-Produktmarketings von ARM. Nayampally fügt hinzu, dass die Betriebssystemsoftware neu geschrieben werden muss, um diese Dual-Brain-Funktion nutzen zu können.
ARM lizenziert Prozessor- und Chipsatzdesigns an andere Unternehmen, die dann die Chips herstellen. Das Unternehmen hat sich seit vielen Jahren auf kleine, kostengünstige Chips spezialisiert und ist damit bestens aufgestellt, um vom Wandel hin zum Mobile Computing zu profitieren. Mehr als 90 Prozent aller Smartphones verwenden Chips, die auf ARM-Designs basieren.
In den letzten Jahren hat Intel versucht, aufzuholen, indem es eine Reihe von Chips, bekannt als Atom, für mobile Geräte entwickelt hat. diese haben jedoch bisher nicht die Leistung oder Effizienz von ARM-basierter Hardware erreicht.
Für Hochleistungsanwendungen wie Webbrowsing, Navigation oder Spiele verwendet die in den Chipsatz integrierte Software den leistungsstarken Cortex-A15 MPCore-Prozessor. Für weniger anspruchsvolle Hintergrundaufgaben wie Sprachanrufe oder Textnachrichten wechselt es auf seinen neuen stromsparenden Cortex-A7-Prozessor.
Smartphones verfügen bereits heute über eine Dual-Core-Verarbeitung, sagt Nayampally und bezieht sich dabei auf Chips wie den Cortex-A9 von ARM, der zwei separate Zentraleinheiten enthält. Durch die Aufteilung der Daten und deren parallele Verarbeitung können Programmierer mehr Leistung aus Dual- oder Multicore-Chips herauskitzeln. Die neue Architektur von ARM erweitert dieses Multiprocessing-Modell auf Prozessoren unterschiedlicher Größe und Leistung.
Die Verwendung von zwei verschiedenen Prozessoren widerspricht den meisten Praktiken, bei denen das Mantra darin besteht, so viel Leistung wie möglich in einen Prozessor zu stecken, sagt Mark Zwolinski , von der Electronic Systems Design Group an der University of Southampton. Es ist eine ganz nette Idee. Es ist wie bei allen großartigen Ideen – im Nachhinein ist es blendend offensichtlich, sagt er.
Der A7-Prozessor ist effizienter, vor allem weil er physisch viel kleiner ist. Mit nur 0,5 Millimetern im Quadrat ist er ein Fünftel der Größe typischer Smartphone-Prozessoren und verbraucht 20 Prozent der Leistung.
Normalerweise würde dies die Geschwindigkeit des Prozessors reduzieren. Aber ARM verwendete neue Techniken, darunter einen 28-Nanometer-Chipherstellungsprozess anstelle eines 45-Nanometer-Prozesses. Daher ist das A7 immer noch leistungsstark genug, um ein einfaches Smartphone zu betreiben. Da die Chips kleiner sind und eine größere Anzahl aus einem Siliziumwafer geschnitten werden kann, sollte der Preis dieser Prozessoren niedrig genug sein, um Smartphones herzustellen, die für weniger als 100 US-Dollar verkauft werden, wodurch Smartphones in Entwicklungsländern erschwinglich werden könnten.
Sogar 200-Dollar-Handys können heute Browser und die meisten Spiele ausführen, die auf dem 500-Dollar-High-End-Handy laufen, sagt Nayampally. Die billigeren Telefone sind möglicherweise etwas langsamer und reagieren weniger schnell. Laut ARM wird Cortex-A7 jedoch mit der Leistung vieler vorhandener Smartphones mithalten. Der Cortex-A15 wird ein Leistungsniveau bieten, das weit über das hinausgeht, was heute erhältlich ist.
Unklar ist, wie viel von diesem Energiemanagement automatisch und in die Hardware integriert ist und wie viel in das Software-Betriebssystem integriert werden muss, sagt Zwolinski. Betriebssysteme wie Googles Android und Apples iOS müssen modifiziert werden, um diese Energieeinsparungen zu nutzen. An sich ist es also kein Game-Changer, sagt er.
Die neuen Prozessoren stehen ab sofort Kunden wie Texas Instruments, Samsung und Apple zum Testen zur Verfügung. Sie sollen bis 2014 in Geräten erscheinen, sagt Nayampally.
Auch ohne die neue Technologie wird es für andere schwer, mit ARM zu konkurrieren. Das Unternehmen war das erste Unternehmen, das CPU-Kerne mit geringem Stromverbrauch für die Lizenzierung entwickelt hat, sagt Linley Gwennap, Principal Analyst bei der Linley Group. Nokia wählte ARM für seine frühen Mobiltelefone und andere Mobilfunkunternehmen folgten diesem Beispiel. Heutzutage wird die gesamte Software für Mobiltelefone auf ARM entwickelt, was es anderen Befehlssätzen erschwert, in diesen Markt einzudringen. Mit mehr als 1,6 Milliarden verkauften Mobiltelefonen pro Jahr übertrifft das Volumen dieses Marktes das von PCs, Servern und den meisten anderen Prozessoranwendungen.