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Apples neues iPad 3

A5X-Prozessor weiterhin mit Dual-Core-ARM-Cortex-A9, aber Quad-Core-GPU

07. März 2012, 20:47 Uhr   |  Frank Riemenschneider

Apple macht das Rennen um die meisten Cores nicht mit: Der neue A5X-Prozessor wird wie sein Vorgänger “nur” in einer Dual-Core-Version des Cortex-A9 ausgeführt. Verbessert wurde vor allen Dingen die Grafikleistung – hier dürfen ab sofort vier statt zwei Cores werkeln. Die Chip-Größe wuchs auf rekordverdächtige 163mm2.

So sieht Apples neuer A5X-Prozessor im iPad 3 aus.
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Bild 1. So sieht Apples neuer A5X-Prozessor im iPad 3 aus.

Dass Grafikoperationen im Vergleich zu normalem Code hochgradig parallelisierbar sind, ist ja nicht neu. In dem SoC mit der Bezeichnung A5X (Bild 1), das allen Gerüchten zum Trotz nicht von TSMC, sondern weiterhin von Samsung gefertigt wird (Code S5L8945X), kommt wie schon im iPad 2 eine GPU mit IP von Imagination Technologies zum Einsatz: Die PowerVR SGX543MP4 ist die Quad-Core-Ausführung der PowerVR SGX543MP2 der Dual-Core-GPU aus dem iPad 2.

Damit wird man laut Apple – was die Grafik angeht - rund 4x schneller rechnen als die GPU des Quad-Core-Prozessors Tegra-3 von Nvidia (Bild 2). Dies ist insofern auf den ersten Blick bemerkenswert, als dass der Tegra-3 ja mit 12 GPU-Cores des Typs ULP GeForce ausgerüstet ist. Die in den Apple-Chips arbeitende GPU PowerVR SGX 543MP2/4 bietet jedoch ein für mobile Geräte effizienteres Renderverfahren und unterstützt außerdem Vollbild-Kantenglättung – der ULP-GeForce lediglich minderwertiges Coverage-Sampling. Außerdem können die Cores dieser PowerVR-GPU sowohl Pixel- als auch Vertex-Shader-Aufgaben übernehmen (Unified Shader), dies können die Nvidia-Cores nicht. Ob Apples Ankündigung wahr ist, werden Messungen zeigen müssen.

Der Chip wird nachwievor in einem 45-nm-LP-Prozess gefertigt, was eine rekordverdächtige Fläche von 163 mm2 bedeutet. Der Vorgänger A5 war "nur" 122 mm2 groß. Dabei nahm die GPU PowerVR SGX 543MP2 rund 30% oder 36,6mm2  in Anspruch. Die A5X-GPU dürfte damit bei rund 73 mm2 liegen.

Die Grafik-Engine mit der Quad-Core-GPU PowerVR SXS543MP4
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Bild 2. Die Grafik-Engine mit der Quad-Core-GPU PowerVR SXS543MP4 sorgt für überragende Grafikleistung, wie man bei der iPad3-Präsentation sehen konnte.

Da Apple selbst von einer Verdoppelung der Grafikleistung gegenüber dem iPad 2 spricht, ist davon auszugehen, dass die Taktfrequenz der GPU gleich geblieben ist (200 MHz).

Ansonsten bleibt alles beim Alten: Der A5X basiert wie schon der A5 auf einem Dual-Core-Cortex-A9 aus dem Hause ARM.  Ob Apple die maximale Taktfrequenz der Cortex-A9-Cores angehoben hat, ist noch unklar – hier müssen erst entsprechende Benchmarks ausgeführt werden.

Vermutlich haben auch die Apple-Designer, denen es ja auf das beste Benutzererlebnis ankommt, festgestellt, dass eine Quad-Core-CPU nicht den gewünschten Leistungssprung bringen würde, da auch Apples Betriebssystem iOS die Arbeitslast nicht sinnvoll auf vier Cores verteilen kann. Vermutlich hat Apple zur Beschleunigung jedoch mehr SRAM eingebaut (1 GB statt 512 MB).

Da schon der A5-Die in einem 45-nm-Prozess 10,1x12,1 mm gross war, ist aus Kostengründen davon auszugehen, dass der A5X dank grösserem Grafikblock und Speicher in dem 32-nm-Prozess gefertigt wird, in dem Samsung seit kurzem sein Quad-Core-Exynos-SoC herstellt.

Und last but not least: Der Basisband-Chip PMB9801, ehemals von Infineon designt und nach dem Verkauf des Wireless-Geschäftes jetzt von Intel Mobile vertrieben, wurde vermutlich durch Qualcomms 40-nm-MDM9600 ersetzt - die von Apple publizierten Spezifikationen passen jedenfalls genau zu den Daten des Anfang 2011 vorgestellten Chips aus San Diego.

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