Apple setzt auf ARM-CPUs, die es in Form von eigenem Chipdesign noch leicht überarbeitet und vor allem als SoC zusammen mit einer ARM-GPU in einem Apple A*-Chip nutzt. Im iPhone 5s und dem Apple A6 kam zuletzt ein Cortex-A57 zum Einsatz, den ARM bei der Präsentation des neue Cortex-A72 im Benchmark nennt. Während der A15 den Maßstab mit 1.0x darstellt, kommt der A57 auf die 1,9-fache Leistung. Der A72 soll hingegen die 3,5-fache Leistung des A15 bieten.

16nm CPU für Apple-Produkte?

Die Entwicklung beim Cortex-A72, der in 16nm gefertigt wird, könnte den kommenden iPhones und iPads zugute kommen. Eine kleinere Fertigungsweise bedeutet weniger Energieverbrauch bei oft gesteigerter Leistung. Der Chip sei laut ARM für Taktraten von bis zu 2,5 GHz ausgelegt und würde damit die Leistungsfähigkeit kommender Smartphones anheben. Je nachdem, wie man das Chipdesign anstrebt, kann man die 3,5-fache Leistung erzielen, oder aber bis zu 75 Prozent weniger Energieverbrauch bei gleicher Leistung wie bei den Cortex-A15-Systemen aus dem Jahr 2014 in 28nm-Fertigung.

Gleichzeitig bewirbt ARM noch die eigene Mali-T880 GPU, die zusammen mit dem Cortex-A72 Grafik auf Konsolen-Niveau verspricht und die Aufnahme von 4K-Video mit bis zu 120 Bildern pro Sekunde erlauben soll.

Doch gerade die GPU ist es, die Apple seit dem A7 (iPhone 5s) und A8 (iPhone 6) nicht mehr von ARM bezogen hat, sondern auf PowerVR-Systeme zurückgriff.

Schon im letzten Jahr gab es Gerüchte darüber, Apples Chip-Partner TSMC würde an 16nm-Chips arbeiten. Noch davor gab es solche von Samsung, das für Apple angeblich 14nm-Chips fertigen würde.

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Die Huawei-Prozessoren sollen dabei auf eine neue Architektur zurückgreifen, die den Namen ARM big.LITTLE trägt und auf zwei verschiedenen Quad-Core-Chips aufbaut. Für leistungsfordernde Aufgaben wird ein ARM Cortex A15 (1,8-GHz-Taktrate je Kern) genutzt, für sonstige Anwendungen steht ein ARM Cortex A7 (1,2-GHz-Taktrate je Kern) bereit. Das Ziel von Huawei ist es, über die neue ARM-Architektur Performance und Energieeffizienz ideal zu verknüpfen.

Wie „Engadget“ berichtet, handelt es sich bei der Huawei-CPU vermutlich um eine Weiterentwicklung des bekannten K3V3-Prozessors des chinesischen Herstellers, oder ein Modell, das auf diesem basiert. Die Herstellung der Chips soll TSMC übernehmen, das Gerüchten zufolge Apples neuer Hauptzulieferer für mobile Prozessoren wird, sobald die Apple-Samsung-Partnerschaft im kommenden Jahr endet.

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ARMv7 im Apple A6

The A6 is the first Apple SoC to use its own ARMv7 based processor design. The CPU core(s) aren’t based on a vanilla A9 or A15 design from ARM IP, but instead are something of Apple’s own creation.
Anandtech

Auf dem Apple A6 ist ein sogenannter Intellectual Property-Core verbaut, welcher entgegen erster Erwartung wohl doch ein eigenes Design erhalten haben könnte. Noch bis vor wenigen Jahren investierte der Konzern aus Cupertino in die beiden Chipdesigner P.A. Semi und Intrinsity. Eine weitere Erkenntnis der vergangenen Tage ist das im Artikel aufgeführte Foto der A6 Platine, auf der sogar drei GPU-Einheiten zu sehen sind.

Es ist nicht ungewöhnlich, dass man sich nur das Prozessordesign selbst, also den Bauplan, lizensiert, mithilfe dessen man Prozessorkerne beliebig und eben nicht von ARM als ganze Prozessoreinheit (Hardcores) ausgeliefert auf dem eigenen SoC platzieren kann. Apples Eigenentwicklung hört auf die Bezeichnung ARMv7, welche natürlich genauso auf dem Cortex A15 basiert. Während die Optimierungsmöglichkeiten eines Hardcores natürlich eingeschränkt sind, kann Apple, wenn das Know-How es zulässt, nach eigenen Prioritäten optimieren. Das könnte zum Beispiel die Leistungsfähigkeit generell sowie den Energieverbrauch des Chips zwecks Akkulaufzeit betreffen.

Rumor has it that the original design goal for ARM’s Cortex A15 was servers, and it’s only through big.LITTLE (or other clever techniques) that the A15 would be suitable for smartphones. Given Apple’s intense focus on power consumption, skipping the A15 would make sense but performance still had to improve.
Anandtech

Eine Eigenentwicklung bringt gewiss einen Wettbewerbsvorteil mit sich, zudem wäre der A6 damit der erste SoC in Apples Riege, der sich weg von der traditionellen Hardcore-Lizensierung hin zu eigens entwickelten „Prozessoreinheit“ entwickelt. Qualcomm hat sich mit dem Snapdragon SoC ebenfalls für eine eigenentwickeltes Prozessordesign entschieden. Es ist deswegen auch als Qualitätssiegel für einen durch und durch professionalisierten Smartphone-Markt zu sehen.

iPhone 5 Benchmarks

Apples Bemühungen haben sich offensichtlich gelohnt, denn AnandTech hat in vorläufigen Geekbench 2 sowie weiteren Browser-, GPU- und CPU-Benchmarks beeindruckende Ergebnisse erzielt. Im Vergleich zum iPhone 4S (628) erreichte das iPhone 5 1640 Punkte. Im Apple iPad 3 ist die selbe GPU verbaut, daher ist die Grafikleistung des iPhone 5 annähernd gleich.

via MacRumors, Quelle: AnandTech, UBMTechInsights

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Über Taktfrequenz und weitere Details hüllte sich Apple mal wieder in Schweigen. Die englische Techseite Anandtech nimmt basierend auf diesen Aussagen an, dass Apple in den A6 bereits die nächste ARM-Generation, den ARM Cortex A15, integriert haben könnte.

„In general, you should expect a 2-3x peak processing improvement when going from one generation of mobile device to the next when using the Cortex-A15 processor.“ (Seite 2, Absatz 3)
Anandtech

Das offizielle White Paper zum ARM Cortex A15-Kern verlautet ähnliche Daten, bis zu 3x schneller soll er im Vergleich zu vorherigen Generation sein. Indes besteht kein Zweifel daran, dass Apple diese Kerne nicht verbaut hat. Speziell Samsung bietet mit dem 32nm LP HK+MG eine Fertigungstechnik an, womit die nächste ARM-Generation bereits verwendet werden kann.

Apple der Konkurrenz voraus

Eben dieser von Samsung gefertigte Prozessor (SoC) wird von Apple bereits im iPhone 4S genutzt, allerdings mit ARM Cortex A9-Prozessorkernen. Zumindest in dieser Richtung ist man der Konkurrenz und speziell Samsung einen Schritt voraus ist. Denn sowohl Samsung mit dem Exynos 5 und Nvidia mit dem Tegra 4 haben bereits entsprechende ARM Cortex 15 Pendants in petto. Aufgrund des 32-nm-Herstellungsverfahrens wird der Energieverbrauch stark reduziert und der Chip insgesamt deutlich kleiner. Gleichwohl zeigt sich in diesem Zusammenhang die starke Abhängigkeit gegenüber Samsung.

Was ist ein SoC?

Der Apple A6 ist ein sogenannter „System-on-a“-Chip, kurz SoC, welcher über eine CPU für allgemeine Rechenaufgaben und eine GPU-Komponente für grafische Anwendungen verfügt, üblicherweise ist auf einer solchen Platine auch eine Controller-Einheit verbaut. Damit CPU und GPU nicht explizit entwickelt werden müssen, können Unternehmen wie Samsung, Qualcomm oder Apple sogenannte IP-Cores („Intelellectual-Property“-Cores) einkaufen, die sie berechtigen beispielsweise die ARM Cortex A15-Kerne auf ihren Halbleitern zu verbauen. Als GPU kommt von PowerVR der SGX543MP4 zum Einsatz, welcher übrigens auch im neuen iPad im Apple A5X verbaut ist.

Übrigens hat sich Apple vor zwei Jahren die Firma Intrinsity gekauft, die sich auf die Optimierung von sogenannten „Hard Cores“ spezialisiert hat. Von letzterem spricht man, wenn man die ARM-Prozessoreinheit komplett kauft und auf dem eigenen Halbleiter unverändert wieder verwendet. Eine der ersten Erträge des Kaufes war damals der Apple A4 im iPhone 4, dessen Taktfrequenz in erster Linie optimiert worden sein dürfte.

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