Apple A6X iPad 4 soll GPU-Leistung verdoppeln – aber wie?

Apples A6X-Chip soll CPU- und GPU-Leistung gegenüber dem A5X jeweils verdoppeln.
Apples A6X-Chip soll CPU- und GPU-Leistung gegenüber dem A5X jeweils verdoppeln.

Für fast alle Beobachter überraschend stellte Apple gestern nicht nur ein iPad Mini vor, sondern auch die vierte Generation des „regulären“ iPads mit dem Apple A6X-Prozessor. CPU- und GPU-Leistung sollen jeweils verdoppelt werden, vor allen Dingen bei der GPU stellt sich die Frage, auf welchem Weg das erreicht wurde – denn schon das Vorgänger-Modell besitzt eine Quad-Core-GPU. Wir versuchen, das Rätsel zu lösen.

Mit dem iPhone 5 führte Apple eine eigene CPU-Mikroarchitektur auf Basis von ARMv7s (ein erweiterter ARMv7-Befehlssatz) ein, die seitens der Rechenleistung mit ARMs Cortex-A15-Core vergleichbar ist. Zusammen mit dem Schrumpfen der Prozessgeometrie von 45 auf 32 nm reichte eine moderate Anhebung der Taktfrequenz, um durch die verbesserte Mikroarchitektur gegenüber dem Cortex-A9 eine Verdoppelung der Rechenleistung zu erzielen.

Da der A6X seitens der CPU-Architektur dem A6 entspricht, wäre ein Dual-Core mit 1,5 GHz ausreichend, um die von Apple versprochene Verdoppelung der Rechenleistung zu erreichen.

Wesentlich spannender ist die Frage, wie man die GPU-Leistung verdoppeln will, denn schon im Apple A5X befindet sich mit der von Imagination lizensierten PowerVR SGX543MP4 eine Quad-Core-GPU. Um eine Verdopplung der GPU-Leistung zu erreichen, gäbe es folgende Alternativen:

1)      Wechsel der GPU auf Imaginations neue GPU der 6. Generation mit dem Codenamen „Rogue“. Diese Variante würde zwar den Leistungsschub schon in einer Drei-Core-Variante hergeben, ist aber auszuschließen, da bislang nur Entwicklungspartner STEriccson den Einsatz für das Nova A9600 PowerVR angekündigt hat und erste Muster nicht vor Anfang 2013 verfügbar sein werden.

2)      Verdoppelung der Coreanzahl von 4 auf 8. Wäre theoretisch denkbar, da die PowerVR SGX543-Leistung fast linear mit der Anzahl der Cores skaliert. Allerdings würde die Silizium-Fläche trotz Schrumpfen der Prozessgeometrie explodieren, da die GPU ohnehin schon den meisten Platz auf dem Chip beansprucht. Zudem sagt Apple auf seiner Webseite selbst, dass es sich beim A6X um eine „Quad-Core-Grafik“ handelt.

3)      Verdoppelung der Taktfrequenz. Die einzig verbliebene Alternative, Apple hat den Takt von 250 auf 500 MHz angehoben.

Die Frage, die sich angesichts identischer Außenmasse und aufgrund des Gewichts vermutlich auch identischer Batterie (42,5 Wh) stellt, ist natürlich, wie will der iPad angesichts einer vermutlich 1,5x so hohen CPU-Frequenz und sogar doppelter GPU-Frequenz nach wievor eine Betriebsdauer von 10 h erreichen.  Das Schrumpfen der Fertigungsgeometrie alleine kann dies nicht erklären, vermutlich hat man eine dynamische Anpassung der Taktfrequenz implementiert, wie dies Qualcomm in seiner Krait-Architektur realisiert hat. Denn die Betriebsdauer verspricht Apple nur für Videos ansehen, Musik hören und Web-Surfen, alles Tasks, welche GPU und CPU nur bedingt und – das ist das entscheidende – bei gleicher Bildschirmauflösung nicht mehr als beim iPad 3 belasten. Wie die Betriebsdauer bei neuen High-End-Spielen für das iPad 4 aussieht, steht auf einem anderen Blatt.