Apples »Cyclone«-CPU-Architektur enthüllt
Darum ist das iPhone 5S so höllisch schnell
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Auf Augenhöhe mit Intels Core i CPUs
Die Reoder-Puffer-Größe wurde gegenüber Swift von 45 Micro-Ops auf fast schon unglaubliche 192 Einträge erhöht – das ist eine Größenordnung, wie man sie in den Core-i-CPUs verbauten Haswell-Architekur von Intel vorfindet. Die Anzahl der Ausführungseinheiten wurde ebenfalls angehoben: Neben jetzt vier Integer-Blöcken gibt es drei Einheiten für Gleitkomma- und Vektoroperationen (davon eine nur für Divisionen und Ziehen einer Quadratwurzel), dazu kommen zwei getrennte Einheiten zum Laden bzw. Speichern von Daten. Ebenfalls in der Intel-Liga spielt nun auch die Pipeline, da bei einer fehlerhaften Sprungvorhersage jetzt im Schnitt 16 Taktzyklen Latenz auftreten (exakt können 14-19 Taktzyklen Latenz auftreten). Als Apple-CEO Tim Cook bei der A7-Präsentation von einer »64-bit-Desktop-Klassen-Architekur« sprach, klang dies doch sehr ambitioniert – nach dem Studium des Bildes muss man Cook objektiv Recht geben.
Eine Integer-Ausführungseinheit (die im Bild mit Multiplikation und Verzweigung angegeben ist), ist dazu noch für die Bearbeitung von indirekten Verzweigungen optimiert worden, eine Fähigkeit, die »Swift« abging. Dass unter diesen Umständen der L1-Cache jeweils für Daten und Befehle von 32 auf 64 KB verdoppelt wurde, macht Sinn. Wir haben jedoch Zweifel daran, dass »Cyclone« seine denkbare Rechenleistung in Geräten mit nur 1 GB RAM on Chip auch wirklich ausspielen kann – vermutlich sind Speicheroperationen die realen Begrenzer des iPhone 5S.
Dass Apple mit dem in diesem Jahr für das iPhone 6 zu erwartenden A8-SoC nochmals eine Weiterentwicklung von »Cyclone« bringt, ist nicht zu erwarten – noch mehr Dekoder, größere Puffer und mehr Ausführungseinheiten würden vermutlich so viel Overhead generieren, dass die Rechenleistung/W kaum mehr zu steigern wäre. Die Frage wird sein, ob nach mehreren Generationen in 32/28-nm-Fertigung (Apple A6/A7) im Herbst bereits eine 20-nm-Massenfertigung möglich ist. In diesem Fall könnte Apple die Taktfrequenz anheben, ohne die Leistungsaufnahme zu steigern. Sollten Apples Foundries (spekuliert wird ein Wechsel von Samsung zu TSMC) keine 20-nm-Chips liefern können, ist auch eine weitere Gerätegeneration mit »Cyclone«-CPUs, neuer GPU und mehr RAM bei unveränderter Taktfrequenz denkbar.
Unter Druck durch die Konkurrenz steht Apple jedenfalls derzeit (noch) nicht – wann Qualcomms erste 64-bit-Architektur als Nachfolger von »Krait« in Silizium lieferbar sein wird, steht jedenfalls Stand heute noch in den Sternen.
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