ARM-Helfer

Hardware-Beschleuniger in ARM-SoCs

Wissen | Know-how

Bild: TI

Sparsame Systems-on-Chip mit ARM-Rechenwerken spielen mühelos HD-Videos ab und komprimieren sie sogar in Echtzeit – obwohl ihre CPU-Kerne dazu viel zu schwach sind. Der Trick sind extrem effiziente Hardware-Beschleuniger.

E in Desktop-PC schluckt beim Abspielen einer Blu-ray-Disc 10 bis 25 Watt. Ein typischer Smartphone-Akku wäre bei dieser Last in 12 Minuten leer, wenn das Gerät nicht vorher schmilzt. Tatsächlich spielen die Systems-on-Chips (SoCs) in modernen Smartphones und Tablets aber stundenlang HD-Videos ab: Spezielle Hardware-Einheiten verarbeiten Multimedia-Datenströme mit minimalem Energiebedarf. Auch für die Audio-Ausgabe, 2D- und 3D-Grafik und beispielsweise die Verarbeitung von Kamera-Rohdaten gibt es spezialisierte Funktionsblöcke. Die Rechenwerke mit ARM-Mikroarchitektur kümmern sich dagegen um allgemeine Aufgaben, also den Code des Betriebssystems oder von Apps.

Für die aufwendigen Berechnungen, die beim Abspielen hoch komprimierter HD-Videos anfallen, sind die meisten ARM-Kerne nicht nur zu langsam, sondern das wäre auch nicht sonderlich effizient – genau wie bei x86-Prozessoren. In Hardware-Codecs sind Algorithmen dagegen „in Silizium gegossen“, beispielsweise zum Dekodieren, Enkodieren, Dekomprimieren oder Verschlüsseln. Gängige Funktionen sind über standardisierte Software-Schnittstellen nutzbar: OpenGL ES (Embedded Systems) für 3D-Grafik, OpenVG für Vektor-(2D-)Grafik, OpenMAX für Audio und Video. ...

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