Optimierte ARM-Prozessoren

Die britische CPU-Schmiede ARM bietet die hauseigenen Prozssorkerne in verschiedenen Varianten an. Entweder nimmt ein Chiphersteller nur den Kern in Lizenz und kümmert sich selbst um die Synthese, sprich: die Umwandlung der Beschreibung auf Register-Transfer-Ebene (RTL) in Masken für einen konkreten Fertigungsprozess. Oder aber er kauft ein sogenanntes Hard-Macro, also den bereits nach Kriterien wie niedrige Leistungsaufnahme, hohe Performance oder geringe Chipfläche für genau einen Fertigungsprozess optimierten Kern.

Als solches bietet ARM nun auch den Cortex-A15 an, und zwar für den auf hohe Performance und zugleich niedrige Leckströme optimierten 28-nm-Prozess des Auftragsfertigers TSMC (28 HPM). Das Macro enthält vier CPU-Kerne mit der Gleitkommaerweiterung NEON, 64 KByte L1-Cache pro Kern und 2 MByte gemeinsam genutzten L2-Cache. Bei einer Taktfrequenz von bis zu 2 GHz soll der Chip dann rund 20.000 DMIPS liefern und dieselbe "Power Efficiency" haben wie sein Vorgänger mit zwei Cortex-A9-Kernen.

Das hört sich zwar erst einmal gut an, wirft aber bei genauem Hinsehen Fragen auf: Erstens kommt bereits das alte 40-nm-Macro mit zwei Cortex-A9-Kernen und 2 GHz auf 10.000 DMIPS. Von dem ursprünglich für den A15 versprochenen höheren Durchsatz pro Taktzyklus wäre damit nichts übriggeblieben. Zweitens würde der neue Chip mit fast 4 Watt Leistungsaufnahme ziemlich heiß – zumindest wenn ARM auch beim A15 Effizienz als DMIPS pro Watt interpretiert und man die 1,9 Watt des A9-Macros als Basis nimmt. Drittens steigen beim Umstieg von einem 40-nm-Standard- auf einen 28-nm-Sparprozess normalerweise zumindest Geschwindigkeit oder Effizienz, hier bleibt aber anscheinend beides gleich. Zumindest bei der Performance ist noch ein Nachschlag in Sicht, denn ARM hat angekündigt demnächst noch ein A15-Macro für den High-Performance-Prozess von TSMC (28HP) vorzustellen.

Aber auch für die kleineren oder älteren Cortex-Kerne hat ARM in Kooperation mit TSMC neue Macros im Angebot. So gibt es auch den Cortex-A9 und -A7 mit 28-nm-Strukturen, teils als Hard Macro, teils als Processor Optimization Packs (POP). Diese liegen in puncto Flexibilität und Optimierung zwischen RTL und Hard-Macro.

	40 nm	28 nm
Cortex-A5	TSMC 40LP und 40LP mit high speed Option
Cortex-A7	TSMC 40LP und 40LP mit high speed Option	TSMC 28 HPM
Cortex-A9	TSMC 40G, 40LP und 40LP mit high speed Option	TSMC 28 HPM und28 HP
Cortex-A15		TSMC 28 HPM und 28 HP

(bbe)