Abo
  • IT-Karriere:

CPU-Architektur: Darum ist Apples A7 so schnell

Anandtech hat anhand von Apples Kommentaren in einem Compiler und eigenen Programmen Apples A7-SoC im iPhone 5S und im iPad Air analysiert. Das Ergebnis: Apples ARM-Kerne orientieren sich viel stärker an großen PC-Prozessoren, als man bisher annehmen konnte.

Artikel veröffentlicht am ,
Der A7 auf dem Mainboard des iPhone 5S
Der A7 auf dem Mainboard des iPhone 5S (Bild: Ifixit.com)

Mit dem ARM-SoC A7, das erstmals im iPhone 5S zum Einsatz kam, hat Apple die Rechenleistung seiner selbst entwickelten Chips in etwa verdoppelt - ein Kunststück, das heute von einer Architektur zur nächsten nicht mehr selbstverständlich ist. Anders als andere Prozessorentwickler wie AMD, IBM und Intel dokumentiert Apple seine Designs aber nicht öffentlich, mit der Zeit kommen einige Details aber doch ans Licht. Das ist unter anderem durch Kommentare im Quelltext des LLVM-Compilers der Fall, den Apple einsetzt. Damit Programmierer die Vorzüge einer neuen Architektur kennen, müssen sie ihren Code entsprechend auslegen, sonst bleiben die Techniken, die mehr Tempo möglich machen, ungenutzt.

Inhalt:
  1. CPU-Architektur: Darum ist Apples A7 so schnell
  2. A7 orientiert sich an x86-CPUs

So kommt auch Anand Lal Shimpi zu dem Schluss: "Bisher gibt es fast keine Anwendung unter iOS, welche die Rechenleistung des Prozessors ausnutzt." Dazu hat Shimpi sowohl die Kommentare im Compiler untersucht als auch auf Tipps von anderen Programmierern gehört und seine Theorien mit einigen Beispielprogrammen untersucht.

Die Architektur des A7 trägt den Codenamen "Cyclone", der Vorgänger heißt "Swift". Dabei fand auch ein Wechsel des ARM-Designs v7 auf v8 statt, ARM-v8 ist die erste 64-Bit-Architektur für die kleinen Kerne - obwohl klein hier nicht mehr ganz passt: Der A7 besteht aus über einer Milliarde Transistoren und ist 102 Quadratmillimeter groß.

Diese große Die-Fläche hat Apple zunächst für das Offensichtliche genutzt, denn die L1-Caches für Daten und Befehle wurden von je 32 auf 64 KByte verdoppelt. Der L2-Cache blieb mit 1 MByte unverändert, zusätzlich gibt es aber noch einen L3-Cache von 4 MByte. Damit spart Apple viele Zugriffe auf den Hauptspeicher ein, da dieser bei den ARM-Designs wie auch bei PCs in der vergangenen Zeit kaum schneller wird.

Stellenmarkt
  1. BWI GmbH, Bonn, Köln, Wilhelmshaven, Potsdam-Schwielowsee
  2. Camelot ITLab GmbH, Mannheim, Köln, München

Vor allem aber hat Apple die Parallelität in den CPU-Kernen stark erhöht. Wie auch moderne PC-CPUs sind die ARM-Cores superskalar, sie können mehr als einen Befehl in einem Takt abarbeiten. Außerdem arbeiten sie mit Micro-Ops, welche im Out-of-Order-Verfahren umsortiert werden können. Die Grundlagen solcher Architekturen hat Golem.de am Beispiel von Intels erster Core-Architektur ausführlich erklärt.

Gegenüber dem A6 kann der A7 ganze sechs statt drei Befehle gleichzeitig verarbeiten. Der Puffer, in dem die Micro-Ops in eine optimale Reihenfolge gebracht werden können, fasst nun 192 statt 45 Einträge. Zum Vergleich: Selbst bei Intels aktueller Architektur Haswell ist dieser Reorder-Buffer nicht größer.

A7 orientiert sich an x86-CPUs 
  1. 1
  2. 2
  3.  


Anzeige
Top-Angebote
  1. 339,00€
  2. 269,00€
  3. (u. a. Far Cry New Dawn für 19,99€, Ghost Recon Wildlands für 15,99€, Rayman Legends für 4...
  4. (u. a. PUBG für 13,99€, Final Fantasy XIV - Shadowbringers für 27,49€, Mordhau für 19,99€)

Anonymer Nutzer 16. Mai 2014

Unwort des Jahres "FLAGSCHIFF". Ich kann es nicht mehr lesen :D

Tom01 14. Apr 2014

Ein ATOM ist nicht mal ansatzweise so schnell wie ein Power4 oder G5 Prozessor.

Tom01 14. Apr 2014

Mit Desktop-Class ist ja auch der neue 64-Bit A7 Chip gemeint nicht die alten Raspberry...

Sander Cohen 03. Apr 2014

Ach, kommt schon hin! Freiwillig würde ich mit Gimp auch nicht arbeiten wollen! Da gibt...

Seitan-Sushi-Fan 03. Apr 2014

Snapdragons sind von der Stange und werden praktisch in jedem High-End-Smartphone...


Folgen Sie uns
       


Akku-Recycling bei Duesenfeld

Das Unternehmen Duesenfeld aus Peine hat ein Verfahren für das Recycling von Elektroauto-Akkus entwickelt.

Akku-Recycling bei Duesenfeld Video aufrufen
In eigener Sache: Neue Workshops zu agilem Arbeiten und Selbstmanagement
In eigener Sache
Neue Workshops zu agilem Arbeiten und Selbstmanagement

Wir haben in unserer Leserumfrage nach Wünschen für Weiterbildungsangebote gefragt. Hier ist das Ergebnis: Zwei neue Workshops widmen sich der Selbstorganisation und gängigen Fehlern beim agilen Arbeiten - natürlich extra für IT-Profis.

  1. Golem Akademie Golem.de startet Angebote zur beruflichen Weiterbildung
  2. In eigener Sache Zweiter Termin für Kubernetes-Seminar
  3. Leserumfrage Wie können wir dich unterstützen?

Erneuerbare Energien: Die Energiewende braucht Wasserstoff
Erneuerbare Energien
Die Energiewende braucht Wasserstoff

Kein anderes Element ist so universell und dabei simpel aufgebaut wie Wasserstoff und das energiereiche Gas lässt sich aus fast jedem Energieträger gewinnen. Genauso vielseitig gestaltet sich seine Nutzung.
Ein Bericht von Jan Oliver Löfken

  1. Strom-Boje Mittelrhein Schwimmende Kraftwerke liefern Strom aus dem Rhein
  2. Speicherung von Überschussstrom Wasserstoff soll bei Engpässen helfen
  3. Energiewende DLR-Forscher bauen Kohlekraftwerke zu Stromspeichern um

CO2-Emissionen und Lithium: Ist das Elektroauto wirklich ein Irrweg?
CO2-Emissionen und Lithium
Ist das Elektroauto wirklich ein Irrweg?

In den vergangenen Monaten ist die Kritik an batteriebetriebenen Elektroautos stärker geworden. Golem.de hat sich die Argumente der vielen Kritiker zur CO2-Bilanz und zum Rohstoff-Abbau einmal genauer angeschaut.
Eine Analyse von Friedhelm Greis

  1. Protean 360+ Neuer elektrischer Antrieb macht Kleinbusse extrem wendig
  2. Elektroauto Porsche Taycan kann vorerst nicht mit 350 kW geladen werden
  3. Elektrisches Hypercar Lotus Evija soll 2.000 PS haben

    •  /