Cortex-X3, Cortex-A715: ARMs neue Kerne für Notebooks und High-End-Smartphones

Bis zu 12 Cortex-CPU-Kerne können Chipdesigner jetzt in ARM-Prozessoren unterbringen. Zudem gibt es eine Raytracing-fähige Mobil-GPU.

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(Bild: Connect world/Shutterstock.com)

Von
  • Mark Mantel

Die Android-Smartphone-Generation für das Jahr 2023 darf sich auf drei neue CPU-Kerndesign von ARM freuen: den Cortex-X3 als schnellsten Performance-Kern, den etwas langsameren Cortex-A715 und einen verbesserten Cortex-A510 als Effizienzkern. Sie alle sollen insbesondere durch Optimierungen an den Caches effizienter arbeiten als ihre Vorgänger. Obendrein führt ARM die GPU Immortalis-G715 ein, die Raytracing-Grafikeffekte beschleunigen kann.

Der Cortex-X3 und Cortex-A715 werfen mit dem Wegfall von AArch32 Altballast ab – Smartphones und Notebooks mit diesen Rechenkernen können nur noch 64-Bit-Instruktionen (AArch64) nativ abarbeiten. Ansonsten spaltet sich die Entwicklung dieser zwei Kerne weiter voneinander ab: Der Cortex-X3 wird mit sechs statt vier Integer-Recheneinheiten breiter und verdoppelt den Level-2-Cache auf 1 MByte.

Im Gegenzug zu stärkeren Decodern zum Dekodieren von Instruktionen und schnelleren Caches halbiert der Cortex-X3 seinen Micro-Op-Cache, der Cortex-A715 verliert ihn ganz. Im Micro-Op-Cache liegen Mikrooperationen, die bereits dekodiert sind und sich so besonders schnell ausführen lassen. Generelle Verbesserungen betreffen das Front-End der CPU-Kerne, darunter vorwiegend die Sprungvorhersage.

Unterm Strich soll ein Cortex-X3 bis zu 25 Prozent schneller sein als ein Cortex-X2, wenn man beide CPU-Kerne mit dem gleichen Fertigungsprozess vergleicht. Weitere Verbesserungen dürfte die 3-Nanometer-Prozessgeneration kommendes Jahr bringen.

Der Cortex-X3 ist der neueste schnellste ARM-Standardkern. Der Cortex-A715 wird verstärkt auf eine bessere Effizienz getrimmt.

(Bild: ARM)

Der Cortex-A715 ist dagegen auf eine rund 20 Prozent höhere Effizienz als der Cortex-A710 getrimmt, ebenfalls mit dem gleichen Fertigungsprozess betrachtet. Die Energie spart er hauptsächlich durch eine Verringerung der Speicherzugriffe auf das LPDDR-RAM, indem er die notwendigen Daten zuverlässiger lokal vorhält.

Im Falle des neu aufgelegten Cortex-A510 hat ARM einige kleinere Optimierungen gebündelt, um auf eine immerhin 5 Prozent höhere Effizienz zu kommen. Tiefergehende Änderungen an den Effizienzkernen führt ARM traditionell nur alle paar Jahre durch.

Bis zu 12 CPU-Kerne können Lizenznehmer wie Qualcomm und Mediatek in einem System-on-Chip (SoC) miteinander kombinieren – vier mehr als bisher. Das soll insbesondere Notebook-Prozessoren zugutekommen, bei denen laut ARM etwa acht Cortex-X3 und vier Cortex-A715 realistisch wären. Verglichen mit dem bisher schnellsten SoC für Windows on ARM wäre das eine deutliche Steigerung: Qualcomms Snapdragon 8cx Gen 3 verwendet je vier Cortex-X1 und Cortex-A78 – noch aus der ARMv8- statt der aktuellen ARMv9-Generation. Bei Smartphones dürften dagegen weiter Achtkern-CPUs mit vier Effizienzkernen typisch bleiben.

Smartphones sollen bei Achtkern-CPUs bleiben, etwa mit einem Cortex-X3, drei Cortex-A715 und vier Cortex-A510. Die ARM-Design erlauben jetzt aber auch 12 CPU-Kerne, etwa für Notebooks.

(Bild: ARM)

Neuigkeiten gibt es derweil auch bei ARMs GPU-Designs. Die schnellste Variante hört auf den Namen Immortalis-G715, darunter kommen die Mali-G715 und Mali-G615. Alle drei verwenden aufgebohrte Ausführungseinheiten, in denen die Shader-Kerne sitzen.

Während sich die G715 und G615 hauptsächlich in der Anzahl der Grafikkerne unterscheiden, bekommt die Immortalis-G715 zusätzliche Funktionen. Ihre Ausführungseinheiten beschleunigen Raytracing-Grafikeffekte und beherrschen Variable Rate Shading (VRS). VRS fasst bei der Berechnung von Farbabstufungen mehrere Pixel zusammen, um Leistung zu sparen, was besonders gut bei einfarbigen Flächen funktioniert. Die Immortalis-G715 konkurriert beim Funktionsumfang mit der RDNA2-GPU in Samsungs Exynos 2200.

(mma)