Hybrid-CPUs: AMD-Patent beschreibt Kombination aus kleinen und großen Kernen

Was Intel mit Alder Lake einführen will, könnte auch bei AMD folgen: Prozessoren mit unterschiedlichen CPU-Kernen, die je nach Rechenlast zum Einsatz kommen.

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(Bild: Mark Mantel / heise online)

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  • Mark Mantel

AMD hat in den USA ein vorläufiges Patent eingereicht, das den Aufbau von Hybrid-Prozessoren mit unterschiedlichen CPU-Kernen beschreibt. Kleine Ableger könnten so etwa Hintergrundaufgaben übernehmen und große Rechenkerne schwere Last, zum Beispiel beim Spielen.

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Bei Smartphones ist solches Hybrid-Computing seit vielen Jahren gängig – ARM führte den Markennamen Big-Little ein. Intel ist derweil schon einen Schritt weiter als AMD: Es gilt als offenes Geheimnis, dass die übernächste Desktop-Generation Alder Lake-S alias Core i-12000 große Cores mit kleinen Atom-Kernen kombiniert. Spannend wird die Technik insbesondere bei Notebooks, wo jedes gesparte Watt im Leerlauf die Akkulaufzeit erhöht.

Das AMD-Patent (PDF) beschreibt einen Aufbau, bei dem Hybrid-Prozessoren weitgehend unabhängig vom Betriebssystem entscheiden können, auf welchen CPU-Kernen Aufgaben laufen. So kann der Prozessor beispielsweise einen Thread von den kleinen auf große CPU-Kerne verschieben, wenn Erstere von der Software eingesetzte Instruktionen nicht beherrschen. "Schattenkopien" im Level-1-Cache und ein gemeinsamer L2-Cache helfen dabei.

Möglicher Aufbau eines Hybrid-Prozessors. Solche ließen sich als einzelnes Die oder mit Chiplets realisieren.

(Bild: AMD)

Einen ersten kleinen Schritt zu Hybrid-Computing könnte man bereits AMDs Ryzen-3000-Prozessoren mit zwei Zen-2-Chiplets oder mehr nachsagen: Beim Ryzen 9 3950X etwa verbaut der Chiphersteller ein Chiplet, das besonders hohe Boost-Taktfrequenzen von bis zu 4,7 GHz schafft, und ein langsameres. Das ist allerdings der Ausbeute geschuldet, da nicht jedes Silizium die gleichen Taktfrequenzen schafft. Rechenintensive Threads laufen priorisiert auf den schnellsten CPU-Kernen, bei höherer Auslastung kommen jene des zweiten Chiplets hinzu. Bei einem nächsten Schritt könnte AMD die Zen-Kerne entschlacken, zum Beispiel durch kleinere Caches – das wäre allerdings Zukunftsmusik.

[Update 9.8.20, 17:20 Uhr:] Korrektur: Big-Little ist ein Markenname von ARM und nicht Qualcomm. (mma)