Menü
c't Magazin

ARM Eagle: Multi-Core-Prozessor mit bis zu 2,5 GHz

Von
vorlesen Drucken Kommentare lesen 123 Beiträge

Cortex-A15 MPCore: Bis zu vier Kerne mit 2,5 GHz

(Bild: ARM)

Der Names des Adlers lautet Cortex-A15 MPCore: Der vom britischen Prozessorentwickler ARM unter dem Codenamen Eagle ausgetüftelte CPU-Kern soll bis zu 2,5 GHz Taktfrequenz erreichen. Hoch integrierten Systems-on-Chip (SoCs), die außer bis zu vier CPU-Kernen etwa auch 2D-, 3D-Grafik- und Videobeschleuniger, Krypto-Einheiten und diverse Schnittstellen-Controller besitzen, soll der Cortex-A15 MPCore mit ARM-Architektur bisher unerreichbare Leistungsfähigkeit bescheren. Für den Einsatz in besonders sparsamen und extrem dicht gepackten Servern hat ARM bereits Erweiterungen der ARMv7-A-Architektur vorgestellt, insbesondere die 40-Bit-LPAE-Adressierung von RAM – für bis zu 1 TByte – und einen Hypervisor, der den Einsatz von Betriebssystemen in virtuellen Maschinen erlaubt.

Zu den ersten Eagle-Lizenznehmern gehört Texas Instruments (TI); der Chiphersteller offeriert bereits Dual-Core-Cortex-A9-MPCore-SoCs (OMAP 4) und hat sich – wie auch ARM – an der Startup-Firma SmoothStone beteiligt, die ARM-Server entwickelt.

Als Schlüssel-Lizenznehmer des Cortex-A15 MPCore nennt ARM außer TI auch noch Samsung und ST Ericsson; die genannten Firmen seien in die Definition der Fähigkeiten der neuen Architektur eingebunden gewesen. Letztere zielt nicht bloß auf Home- oder Web-Server, sondern soll mit niedrigerer Taktfrequenz durchaus auch in High-End-Smartphones, in nicht näher spezifizierten "Mobilcomputern" – also wohl Netbooks und Tablets – sowie in (CE-)Geräten der Unterhaltungselektronik oder anderen Embedded Systems zum Einsatz kommen. Ausdrücklich erwähnt ARM zudem Infrastrukturgeräte für drahtlose Telekommunikation (wie Router oder Basisstationen), sieht sich also mit dem leistungsfähigen Eagle zum Konkurrenzkampf gegen schnelle MIPS- und PowerPC-Kerne gerüstet. Für diesen Einsatz plant ARM offenbar auch Octo-Core-Konfigurationen. Bei den L1- und L2-Caches hebt ARM zudem den ECC-Fehlerschutz hervor. Das AMBA-Interface zu den restlichen SoC-Komponenten – also auch zum Speicher-Controller – ist beim Cortex-A15 MPCore nun 128 Bit "breit", das primäre AMBA-Interface des Vorgängers Cortex-A9 MPCore hatte nur 64 Signalpfade; hier ist aber optional ein zweiter 64-Bit-Bus zusätzlich möglich.

Ein Dual-Core-ARM-SoC mit 2,5 GHz Taktfrequenz dürfte Intels bisherigen Atom-x86-Prozessoren für vergleichbare Einsatzbereiche überlegen sein. Die Vorstellung des Eagle erfolgt deshalb wohl nicht zufällig wenige Tage vor dem Start des Intel-Entwicklerforums IDF; in der letzten Zeit hatten auch viele der Firmen, die bereits SoCs mit zwei Cortex-Kernen anbieten, an ihre Produkte erinnert – etwa Nvidia oder Qualcomm – und Samsung einen ersten Chip angekündigt. Alle diese Entwürfe werden in 40- oder 45-Nanometer-Technik gefertigt; der Eagle ist laut ARM aber vor allem für die ab 2011 erwarteten Fertigungsverfahren für 32- oder 28-nm-Strukturen (und darunter) optimiert.

Genaue Angaben zur Leistungsaufnahme eines Eagle-Kerns machte ARM bisher nicht. Für eine 40-nm-Implementierung (von TSMC) zwei Cortex-A9-MPCores nannte ARM im vergangenen Jahr 1,9 Watt bei 2 GHz – das bezieht sich allerdings nur auf die beiden CPU-Kerne zusammen, lässt also weitere Komponenten eines SoC außer Acht, beispielsweise den Speicher-Controller oder Grafikkerne.

Die Cortex-Kerne sind als sogenannte Intellectual-Property-(IP-)Cores voll synthetisierbar, können also vom SoC-Entwickler als Software-Makro in einer Entwicklungsumgebung für Halbleiterbauelemente genutzt werden. Besonders hohe Taktfrequenzen erreichen allerdings nur "Hard Macros", die auf eine bestimmte Fertigungstechnik gezielt optimiert wurden; genau darauf hat sich beispielsweise die von Apple gekaufte Firma Intrinsity spezialisiert, die sowohl die Kerne des Apple A4 als auch jene der Samsung-SoCs Hummingbird und Orion für 1 GHz fit gemacht hat. Doch ARM verkauft ebenfalls Hard-Macros und kooperiert zu diesem Zweck mit Auftragsfertigern wie TSMC oder der IBM Alliance, zu der etwa Globalfoundries oder Samsung gehören. ARM kooperiert aber auch mit Firmen wie Synopsys, die Tools für Chipentwickler anbieten. (ciw)