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ARM Call for Papers
Die große Konferenz für ARM-Systementwicklung am 11. und 12. Juli 2012 in München bietet Entwicklern die Gelegenheit, sich detailliertes Wissen über die aktuellen Cortex-Architekturen anzueignen, die mittlerweile zum Industriestandard avanciert sind.
Ausführliche Informationen:
www.arm-entwicklerkonferenz.de
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Intrinsity
Mit dem Cortex-A8 durch die 1-GHz-Barriere
ARMs schnellster Mikroprozessor wird jetzt noch schneller. Nachdem Texas Instruments vor fünf Monaten einen 1-GHz-Cortex-A8 für zukünftige OMAP3-Chips angekündigt hat, gibt es nun auch von Intrinsity eine 1-GHz-Implementierung, die dank Fast14-Technologie auch noch sehr energiesparend ist.
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Der neue Core mit dem Code-Namen „Hummingbird“ ist funktional identisch mit einem mit Standard-Logik implementierten Cortex-A8. Er wird die Taktfrequenz von 1 GHz sogar unter schlechtestmöglichen Bedingungen, d.h. bei Herstellung in einem 45-nm-Low-Power-Prozess bei 1,2 V Versorgungsspannung, erreichen und dabei nur 640 mW aufnehmen. In einem generischen 45-nm-Prozess (GP) kann die Frequenz auf Kosten größerer Leckströme sogar noch erhöht werden. Selbst bei nur 1,0 V werden noch Taktfrequenzen von 500 MHz erreicht.
Erster Kunde ist Samsung, Hersteller des Applikationsprozessors für Apples iPhone 3GS, in dem bislang ein herkömmlicher und untertakteter Cortex-A8 mit nur 600 MHz zum Einsatz kommt (theoretisch kann der S5PC100 mit 833 MHz betrieben werden, Apple hat sich aber für weniger Leistung und längere Batterielaufzeit entschieden).
Von der Theorie her könnte Hummingbird ohne oder mit minimalen Änderungen zum Einsatz kommen und die Rechenleistung des iPhones dabei um 67 Prozent erhöhen, ohne die Batterielaufzeit wesentlich zu verkürzen. Die Implementierung ist für den 45-nm-LP-Prozess der Common-Plattform-Allianz optimiert (Samsung ist dort neben u.a. IBM und Chartered Semiconductor Mitglied), kann aber laut Intrinsity innerhalb von vier bis sechs Monaten auf andere Prozesse portiert werden.
Ein Vergleich hinsichtlich der Energieeffizienz ist deswegen schwierig, weil ARM seine technischen Angaben auf Basis eines TSMC-65-nm-LP- und -GP-Prozesses macht und Texas Instruments überhaupt keine Angaben zum OMAP herausgibt.
Fast14-Logik macht den Unterschied
Der Clou bei Intrinsitys Fast14-Technologie ist die so genannte „1 aus N dynamische Logik (NDL)“, die mit einem mehrphasigen Takt betrieben wird. Intrinsity kombiniert eine dynamische Logik mit einem mehrfach phasenverschobenen Takt und vereinigt so die Geschwindigkeits- und Energiesparvorteile asynchroner mit der Stabilität synchroner Logik. Auf Zeit verschlingende Zwischenspeicher (Latches) oder P-Kanal-Transistoren konnte dabei ganz verzichtet werden. Intrinsitys proprietäre Design-Werkzeuge optimieren die Größe jedes einzelnen Transistors bezüglich der parasitären Sperrschicht-Kapazitäten, der benötigten Schaltgeschwindigkeit und Störfestigkeit. Wenn bei statischer Logik zehn bis 20 Ebenen benötigt würden, kommt Fast14 mit vier Ebenen aus. Bei einer HPG-Zelle (Halt-Propagate-Generate), die z.B. bei einem Addierer genutzt wird, konnte die Zahl der Transistoren von 168 auf 50 reduziert und die Geschwindigkeit um den Faktor 2,5 gesteigert werden. Intrinsity nutzt Industrie-Standard-Produkte und proprietäre Hardware-Design-Tools, um einen konventionellen Prozessor in ein FastCore zu überführen. Das Bild zeigt den Design-Ablauf der Fast14-Logik.
Um einen Cortex-A8 zu „tunen“, kann auch eine Architektur-Lizenz von ARM erworben werden, die allerdings auf rund 20 Mio. Dollar geschätzt wird. Dazu kommen die Entwicklungskosten für eine eigene Mikroarchitektur. Intrinsitys Kunden brauchen dagegen „nur“ die normale Core-Lizenz, die schon für unter 1 Mio. Dollar erhältlich sein soll, da die Fast14-Implementierung keine neue Mikroarchitektur, sondern nur eine neue Implementierung darstellt.
Das Blockdiagramm des Hummingbird ist mit dem eines herkömmlichen Cortex-A8 identisch: Die gleichen Funktionseinheiten, Pipelines und I/O-Schnittstellen sorgen dafür, dass sich Hummingbird auf Zyklus-Ebene wie ein normaler Cortex-A8 verhält.
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