iPad 4 Riesen-GPU verdoppelt Grafikleistung

Nachdem die Auslieferung des neuen iPad 4 begonnen hat, ist das Rätsel um die extrem hohe Grafikleistung mit Hilfe der Elektronenmikroskopie gelöst worden: Der A6X-Prozessor enthält eine GPU, die zwar nicht neu ist, wegen ihres riesigen Bedarfes an Chipfläche jedoch noch nie zum Einsatz kam – bis zum iPad 4.

Wenige Stunden nach der Vorstellung des iPad 4 hatten wir die Vermutung geäußert, dass Apple weder die Anzahl der Cores verdoppelt hat, noch Imaginations neue GPU der 6er-Serie (Codename „Rogue“) zum Einsatz gebracht hat, sondern einfach nur die GPU-Taktfrequenz angehoben hat.

Zwar wurde diese tatsächlich von 250 auf 300 MHz angehoben, es handelt sich auch weiterhin um eine Quad-Core-GPU und auch nicht um „Rogue“, was wir allerdings nicht berücksichtigt hatten: Imagination hat mit der PowerVR SGX544 bereits im Dezember 2010 eine GPU als Nachfolger der beliebten SGX543/544 vorgestellt, die dank Verdoppelung der ALU-Einheiten (acht Vec4-ALUs pro Core statt deren vier bei der im A6-Prozessor des iPhone 5 eingesetzten SGX543) einen Durchsatz von fast 77 GFLOPS/s bei 300 MHz erreicht. Die GPU-Cores sind nach der Röntgenanalyse zudem in 9 Unter-Cores unterteilt (2 Sätze von jeweils 4 identischen Unter-Cores sowie ein weiterer zentral angesiedelter Unter-Core), vermutlich, um eine höhere Parallelisierbarkeit zu erreichen.

Die PowerVR SGX544 hatte bis dato keinen einzigen Lizenznehmer aus dem Smartphone- und Tablet-Bereich finden können, wofür es einen einfachen Grund gibt: Der Chipflächenbedarf ist riesig und die damit verbundenen Kosten sind wohl nur bei Apple’s Geschäftsmodell tragfähig. Konkret belegt jeder GPU-Core in Samsungs 32-nm-High-K/Metal-Gate-Prozess 8,7 mm2, während der SGX543-Core nur 5,4 mm2 Silizium beansprucht. In Summe ist der A6X-Prozessor-Chip von den 94 mm2 des A6 auf 123 mm2 angewachsen, eine Zunahme um 30 %. Von den zusätzlichen 29 mm2 stammen alleine 18,6 mm2 von den vergrößerten GPU-Cores, als weiteres wurde die Schnittstelle zum SDRAM gegenüber dem A6 verdoppelt, damit die GPU-Leistung auch „auf die Strasse gebracht werden kann“.

Was die Riesen-GPU gebracht hat, ist in der Tabelle ersichtlich: Bei der Original-Bildschirm-Auflösung werden beim GLBenchmark Egypt HD gegenüber dem iPad 3 fast doppelt soviele Frames pro s erzielt, Google’s Nexus-Tablet mit ARMs derzeit stärkster GPU MaliT604 kann auch nicht mithalten.

Wenn man die Werte der Smartphones mit ihren viel kleineren Bildschirmen und die der Tablets auf eine gemeinsame Auflösung (1080 p) normalisiert, sieht man auch, dass Qualcomms stärkste GPU, die eigenentwickelte Adreno-320, die Segel streichen muss.

Auch beim GLBenchmark Egypt Classic, der geringere Anforderungen an die GPU-Leistung stellt, zieht das iPad 4 der Konkurrenz davon. Der A6X ist derzeit einfach das Maß aller Dinge – Apple hat auch als Chipdesigner einen exzellenten Job gemacht.

 

Gerät Apple iPad 4 Apple iPad 3 Google Nexus 10 Apple iPhone 5Google Nexus 4
ProzessorApple A6XApple A5XSamsung Exynos-5Apple A6Qualcomm Snapdragon S4
GPUImagination PowerVR SGX554MP4Imagination PowerVR SGX543MP4ARM MaliT604Imagination PowerVR SGX543MP3Qualcomm Adreno 320
Display-Auflösung2048x15362048x15362560x16001136x6401280x768
GLBenchmark Egypt HD in Frames/s (native Auflösung)42,021,125,838,925,7
GLBenchmark Egypt HD in Frames/s (normalisiert auf 1080p)51,924,933,027,118,6
GL Benchmark Egypt Classic in Fames/s (native Auflösung)59,053,145,360,060,0
GL Benchmark Egypt Classic in Frames/s (normalisiert auf 1080p)132,587,174,291,178,1
Vergleich des GPU-Benchmarks GLBenchmark 2.5. jeweils für die native Bildschirm-Auflösung sowie zum Vergleich unterschiedlicher Display-Größen normalisiert auf 1080p. Das iPad 4 schlägt nicht nur die vorige Generation sondern auch die High-End-GPUs des Wettbewerbs.