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. Ingenieur / Geograf (w/m/d) (FH-Diplom / Bachelor) Schwerpunktaufgaben Radwegweisung und GIS in der Radwegweisung
    Hessen Mobil - Straßen- und Verkehrsmanagement, Marburg
  2. SAP FI/CO Berater (m/w/x)
    über duerenhoff GmbH, Coburg
Detailsuche

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.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed
A7 orientiert sich an x86-CPUs 
  1. 1
  2. 2
  3.  


Aktuell auf der Startseite von Golem.de
Finanzierungsrunde
Onlyfans ist über 1 Milliarde US-Dollar wert

Prominente, Influencer und Erotikfilmstars zeigen sich hier freizügig. Der Umsatz von Onlyfans steigt derzeit stark an.

Finanzierungsrunde: Onlyfans ist über 1 Milliarde US-Dollar wert
Artikel
  1. Netflix: Warum so viele Serien nur zwei Staffeln lang laufen
    Netflix
    Warum so viele Serien nur zwei Staffeln lang laufen

    Die Superhelden-Serie Jupiter's Legacy war bei ihrem Start ein Erfolg bei Netflix. Jetzt wurde sie eingestellt. Wie entscheidet Netflix, ob eine Serie verlängert wird?
    Von Peter Osteried

  2. CD Projekt Red: Update 1.23 für Cyberpunk 2077 mit CPU-Optimierungen
    CD Projekt Red
    Update 1.23 für Cyberpunk 2077 mit CPU-Optimierungen

    Kurz vor dem Neustart von Cyberpunk 2077 im Playstation Store hat CD Projekt Red das Update auf Version 1.23 veröffentlicht.

  3. Model S Plaid: Teslas Knight-Rider-Lenkrad könnte ergonomischer Krampf sein
    Model S Plaid
    Teslas Knight-Rider-Lenkrad könnte ergonomischer Krampf sein

    Das D-förmige Lenkrad im neuen Tesla Model S sorgt für Kontroversen. Erste Fahrer haben es ausprobiert und sind nicht glücklich damit.

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
       


  • Schnäppchen, Rabatte und Top-Angebote
    Die besten Deals des Tages
    Schnäppchen • PS5 bei o2 bestellbar • Xbox Series X bei MM bestellbar 499,99€ • Breaking Deals (u. a. LG 75" Nanocell 8K 2.699€) • Corsair 32GB 3600 Kit 182,90€ • Ab 18 Uhr: Sharkoon Live Shopping: bis 40% Rabatt • PCGH Gaming-PC RX 6800 XT 2.500€ • Rabatt auf Geschenkkarten bei Amazon [Werbung]
    •  /