Nvidia: Quad-Core-Tegra Kal-El hat fünften "Stromsparkern"

Mit einem zusätzlichen Informationshäppchen will Nvidia das Interesse am kommenden Quad-Core-ARM-SoC Kal-El wachhalten, der noch vor dem Jahresende in Tablets zu kaufen sein soll. Der vermutlich als Tegra 3 erscheinende Kombiprozessor besitzt laut einem Blog-Eintrag und einem Whitepaper (PDF-Datei) nicht bloß vier Cortex-A9-Kerne, sondern gleich fünf. Der fünfte ist besonders sparsam und ausschließlich dann aktiv, wenn keiner der anderen Kerne läuft. Durch diesen Trick will Nvidia besonders lange Akkulaufzeiten erreichen.

Doch auch wenn alle vier Kal-El-Kerne mit 1 GHz Taktfrequenz laufen, sollen sie sparsamer sein als die beiden Kerne der Konkurrenten Texas Instruments OMAP4 oder Qualcomm MSM8660 – gleichzeitig verspricht Nvidia aber annähernd doppelte Rechenleistung im Coremark-Benchmark. Die komplette Leistungsaufnahme der ARM-SoCs inklusive ULP-GeForce-GPU und weiteren integrierten Prozessoren und Controllern verrät Nvidia dabei weiterhin nicht, sondern nur den Energiehunger der CPU-Teile: Dazu zieht Nvidia die Leistungsaufnahme unter Last von jener bei ruhendem System ab. Die vier Kal-El-Kerne schlucken demnach bei 1 GHz zusammen 1,261 Watt. Für die Dual-Core-Konkurrenten TI OMAP4 und Qualcomm MSM8660 hat Nvidia hingegen höhere Werte ermittelt, wobei letzterer etwas höher getaktet wurde, um einen vergleichbaren Coremark-Wert zu liefern. Der Coremark-Wert des Kal-El bei 1 GHz – möglicherweise kommen auch schnellere Versionen – liegt dabei sogar etwas höher als bei den ersten Angaben im Februar, vermutlich dank besserer Compiler-Optimierung.

ARM-SoC /	Frequenz	Leistungsaufnahme	Coremark
(Anzahl der laufenden Kerne)		(nur CPU-Kerne)	[Punkte]
Nvidia Kal-El (4 Cores)	0,48 GHz	0,579 Watt	5589
TI OMAP4 (2 Cores)	1,00 GHz	1,501 Watt	5673
Qualcomm MSM8660 (2 Cores)	1,20 GHz	1,453 Watt	5690
Nvidia Kal-El (4 Cores)	1,00 GHz	1,261 Watt	11667

Nvidia hat die Konkurrenten OMAP4 und MSM8660 nicht zufällig ausgewählt, sondern diese ARM-SoCs gehören zu den wenigen, die Microsoft für die Spezialversion von Windows 8 auserkoren hat. Mit der Kal-El-Folgeversion Kal-El+ will Nvidia sogar in den Notebook-Markt einsteigen. In einem weiteren Whitepaper erläutert Nvidia, weshalb sich Quad-Cores besonders gut für Mobilgeräte eignen.

Das Konzept mit dem fünften Kern hat sich Nvidia nach eigenen Angaben patentieren lassen. Den besonders sparsamen Kern baut Nvidia aus sparsameren Transistoren auf, die aber nicht so hohe Schaltfrequenzen erreichen können wie jene der vier schnellen Kerne. Der gesamte Chip wird wie sein Vorgänger Tegra 2 (Tegra 250) mit 40-Nanometer-Technik bei TSMC produziert. Mehrere Auftragsfertiger bieten separate Herstellungsprozesse für Low-Power- oder für High-Performance-Transistoren an. Auch AMD und Intel nutzen für ihre ARM-Konkurrenten C-50/Ontario, E-350/Zacate oder Atom-SoCs spezielle Low-Power-Fertigungsprozesse.

Die Angaben von Nvidia zur Leistungsaufnahme der Cortex-A9-Kerne decken sich grob mit Angaben, die ARM 2009 veröffentlicht hat. Demnach sollen zwei A9-Cores bei 2 GHz mit 1,9 Watt auskommen, ebenfalls bei 40-nm-Fertigung von TSMC. Leider lässt sich kaum abschätzen, wie hoch der Leistungsbedarf der restlichen Funktionseinheiten eines Kal-El liegt. Zum Vergleich: Für den Tablet-Atom Z670, den Intel unter Android als leistungsfähiger einschätzt als einen Tegra 250, nennt der Hersteller 3,75 Watt TDP im Verbund mit dem Ein-Chip-"Chipsatz" SM35. (ciw)