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Schnelle und effiziente ARM-Prozessoren für Smartphones

Mit dem Cortex-A17 überrascht die CPU-Schmiede ARM gleich doppelt: Erstens nutzt der neue Kern noch die 32-bittige ARMv7-Architektur, während Apple mit dem iPhone 5S bereits einen 64-Bit-Pflock eingerammt hat. Zweitens versucht sich ARM wieder an Frequenzen um 2,5 GHz. Der erste Versuch, in diese Region vorzustoßen, war nur von mäßigem Erfolg gekrönt. So rechnete der Cortex-A15 zwar tatsächlich schneller als Intels Atom, wurde aber auch heißer und schluckte mehr Strom. In der Praxis räumt derzeit Qualcomms selbst entwickelter Krait 400 die Benchmark-Trophäen ab, weil er mehr aus dem begrenzten thermischen Budget der Smartphones herausholt.

Der Cortex-A17 soll nun diese Scharte auswetzen und mit bis zu vier Kernen hohe Geschwindigkeit und geringen Energieumsatz vereinen. ARM spricht von 60 Prozent mehr Performance gegenüber dem noch immer weit verbreiteten Cortex-A9 – das entspricht etwa 15 Prozent zum erst vergangenes Jahr vorgestellten Cortex-A12. Auch technisch ähnelt der Cortex-A17 mit seiner 11-stufigen Pipeline eher dem auf Effizienz getrimmten -A12 als dem -A15 (15 Stufen). Alle drei können sich per Virtualisierung um die 32-Bit-Grenze (4 GByte) für Arbeitsspeicher herummogeln. Zum Stromsparen kann man sie außerdem mit einem kleineren Kern – vornehmlich dem Cortex-A7 – zu einem Big-Little-Gespann verheiraten.

Um die sonst bei ARM-Chips üblichen langen Entwicklungszyklen abzukürzen, offeriert ARM nicht nur die lizenzierbaren IP-Cores, sondern auch Blaupausen für ein ganzes System-on-Chip samt Optimierungen für einen 28-nm-Prozess. Dazu gehören je vier Cortex-A17- und -A7-Kerne in einem Big-Little-Verbund, eine Grafikeinheit (Mali-T720), die Videobeschleuniger Mali-V500 und Mali-DP500 sowie ein Speichercontroller und diverse Peripherieeinheiten. ARM deutet zudem an, dass Partner bereits Anfang 2015 Geräte mit Cortex-A17 vorstellen könnten.

Ein heißer Kandidat dafür ist der Smartphone-Prozessor MT6595 von Mediatek. Die vier neuen Kerne sollen mit Taktfrequenzen von bis zu 2,5 GHz den Löwenanteil der Arbeit stemmen. Für leichtere Aufgaben stehen ihnen vier Cortex-A7-Kerne zur Seite. In der Big-Little-Betriebsart Heterogeneous Multi-Processing (HMP) können aber auch alle acht zusammenspielen. Mediateks CorePilot – der wiederum auf Open-Source-Technik aus dem Linaro-Umfeld beruht – kümmert sich um die Verteilung der Tasks unter Berücksichtigung der Systemtemperatur und des Stromverbrauchs.

Anders als das Referenzdesign setzt Mediatek auf eine Grafikeinheit aus der PowerVR Series 6 von Imagination Technologies (Codename Rogue). Der Videobeschleuniger soll – laut Mediatek als erster überhaupt – in der Lage sein, 4K-Videos per H.265 aufzunehmen und wiederzugeben. Allerdings soll der Display-Controller maximal 2560 × 1600 Pixel bedienen können, was für Smartphone-Displays sicher reicht, nicht aber für volle 4K-Auflösung. Ein weiterer Beschleuniger verarbeitet Bilder von 20-Megapixel-Kameras.

Mit dem integrierten LTE-Modem, der Unterstützung für WLAN (802.11ac) und Bluetooth Low Energy sowie alle gängigen Satellitennavigationssysteme (GPS, Glonass, Galileo, Beidou, QZSS) reiht sich Mediatek in die kurze Liste der Hersteller ein, die ein SoC mit allen wichtigen Funkstandards anbieten. Lediglich drahtloses Laden überlässt Mediatek noch einem „Companion Chip“.

Auch wenn ARM mit dem Cortex-A17 noch einmal einen Kern mit der 32-Bit-Architektur ARMv7 bringt, dürften zumindest im Premium-Segment der Smartphones und Tablets künftig immer mehr 64-Bit-Chips erscheinen. Entweder mit ARMs Kernen Cortex-A57 und -A53 oder ARMv8-Eigenentwicklungen wie bei Apples A7. (bbe)

Drahtloser Arduino-Ersatz

Das Arduino-Konzept einer günstigen und vor allem leicht programmierbaren Bastelplattform kombiniert das Kickstarter-Projekt RFduino mit einer integrierten Funkschnittstelle. Auch wenn es – anders als das Vorbild – einen Mikrocontroller mit ARM-Kern (Cortex-M0) enthält, lässt es sich doch mit den gleichen Software-Tools programmieren. Der Mikrocontroller kümmert sich aber auch um die für Bluetooth 4.0 Low Energy nötigen Funkprotokolle.

Um Software auf den RFduino zu laden, braucht man noch eine kleine Huckepack-Platine mit USB-Port. Auch sonst haben die Entwickler viele Funktionen auf solche „Shields“ ausgelagert. Das fängt bei der Stromversorgung mit wahlweise Mignon- oder Knopfzellen an und geht über Platinen mit Relais, Motortreibern oder Tastern bis zu einer mit microSD-Slot. Auch eine Lochrasterplatine gibt es.

Auf der Webseite bewirbt ein Video vor allem die leichte Kopplung von eigener Elektronik und Sensoren mit einem iPhone. Unter Android beherrschen nur ausgewählte Geräte Bluetooth Low Energy.

Derzeit arbeiten die Macher des Kickstarter-finanzierten Projekts noch die Vorbestellungen ihrer Finanziers ab, nehmen aber bereits neue Bestellungen an.

Das Basismodul kostet allein 23 US-Dollar und zusammen mit dem obligatorischen USB-Programmieradapter 40 US-Dollar. Ein Komplettset mit allen Shields und zwei RFduinos gibt es für 110 US-Dollar. (bbe)

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