ARM stellt Mini-CPU "Cortex-R4" vor

Winzige Embedded-CPU für Smartphones, Festplatten und Drucker. Auf dem derzeit in San Jose stattfindenden "Spring Processor Forum" hat die Design-Schmiede ARM ihren neuen Embedded-Prozessor vorgestellt. Der "Cortex-R4" kann kleiner als zwei Quadratmillimeter hergestellt werden und soll 40 Prozent schneller sein als ein ARM9E.

15. Mai 2006 um 14:19 Uhr / Nico Ernst

Die Cortex-Familie seiner Designs bietet ARM schon länger an, sie zeichnet sich durch flexible Erweiterungen aus, die über proprietäre Busse direkt an den Prozessor angeflanscht werden können. Zudem lassen sich die Cortexe über einen vereinfachten Befehlssatz namens "Thumb-2" schlichter als mit purem RISC-Code programmieren.

Auch der Cortex-R4 beherrscht Thumb-2 und besitzt zwei der 64 Bit breiten so genannten AXI-Ports. Über einen kann direkt der externe Hauptspeicher angesprochen werden (tightly coupled memory, TCM). Damit unterscheidet sich das neue ARM-Design von einem System-on-a-chip (SoC), ist aber flexibler. Da die externen Bausteine mehr Platz brauchen, ist der Cortex-R4 selbst sehr kompakt gehalten. Ohne Caches wird er laut ARM bei 90 Nanometern Strukturbreite nur 1,31 Quadratmillimeter groß, mit den Zwischenspeichern 2,04 Quadratmillimeter. Dabei kann er 400 MHz schnell werden, bei Herstellungsverfahren mit 130 Nanometern noch 300 MHz. Gegenüber dem Embedded-Vorgänger ARM9E soll der Cortex-R4 dabei 40 Prozent mehr Leistung bringen.

Dafür hat ARM dem neuen Prozessor ein zweifach superskalares Design spendiert, es werden also zwei Befehle pro Takt ausgeführt. Die Pipeline dafür ist acht Stufen tief. Die Sprungvorhersage soll eine Effizienz von 90 Prozent erreichen. Rechnet man die bisherigen Angaben von ARM hoch, so dürfte der Prozessor bei 400 MHz nur gut 0,1 Watt elektrische Leistung verbrauchen.

Mit diesen Werten empfiehlt ARM den Cortex-R4 auch als Lösung für Smartphones, wo seine Rechenleistung helfen soll, mehrere Chips einzusparen. Weitere Anwendungen sehen die Designer bei Festplatten (durch den eng angebundenen Speicher als Cache) und bei Druckern zur Datenaufbereitung. Aber auch für Netzwerkgeräte soll sich der Chip eignen, Broadcom hat das Design laut ARM bereits lizenziert. ARM selbst stellt keine Prozessoren her, sondern entwickelt sie und lebt von den Lizenzen.