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Das iPhone 5S ist das bisher einzige 64-Bit-Smartphone.
Das iPhone 5S ist das bisher einzige 64-Bit-Smartphone. (Bild: Fabian Hamacher/Golem.de)

Schneller auch ohne 64 Bit

Die Cortex A57 sollen laut ARM dreimal so flott rechnen wie ihre A15-Vorgänger, Apples A7 soll doppelt so schnell sein wie der A6. ARM rechnet allerdings höhere Frequenzen durch eine bessere Fertigungstechnologie mit ein. In beiden Fällen ist es ohnehin nicht nur die 64-Bit-Fähigkeit an sich, welche die Leistung steigert, sondern vor allem Anpassungen des Chipdesigns.

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  • Apples A7 aus dem iPhone 5S (Bild: iFixit)
  • Die ARMv8-A unterstützt 32 und 64 Bit. (Bild: ARM)
  • Belegt ein Prozess viel Speicher, so verschiebt Android kleinere Prozesse in den LRU-Cache. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • AMD geht davon aus, dass ARM-Server bis 2019 eine große Rolle spielen werden. (Bild: AMD)
  • Zwei A57 und zwei A53 sollen schneller und sparsamer sein als zwei A15 und zwei A7. (Bild: ARM)
  • Der Cortex A57 im Überblick (Bild: ARM)
  • Der Cortex A53 im Überblick (Bild: ARM)
  • Die ARMv8 erhöht die Anzahl der GPR auf 31. (Bild: ARM)
  • Der Geekbench unterstützt 32 und 64 Bit. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Den Tegra K1 gibt es auch mit 64-Bit-Doppelkern. (Foto: Nico Ernst/Golem.de)
  • Intels Silvermont-Architektur ist vielseitig. (Bild: Intel)
Zwei A57 und zwei A53 sollen schneller und sparsamer sein als zwei A15 und zwei A7. (Bild: ARM)

64 Bit hat neben Vorteilen auch Nachteile: Zwar verarbeiten die Register eines Prozessors bei 64 Bit pro Takt doppelt so viele Bytes wie bei 32 Bit, Adresszeiger und Daten belegen jedoch doppelt so viel Speicherplatz. Da diese zugunsten einer hohen Rechengeschwindigkeit in den Caches der CPU-Kerne abgelegt werden müssen, ist es unabdingbar, diese Puffer zu vergrößern.

Passen die Daten beispielsweise nicht in den schnellen L1-Cache, werden sie in die zweite, langsamere Cachestufe ausgelagert. Dadurch dauert es länger, bis die Recheneinheiten auf die Daten zugreifen können, und sie müssen warten - die Leistung sinkt.

Mehr Register, mehr Cache

Daher hat Apple beim A7 (Codename "Cyclone") unter anderem den L1-Instruktionen- und den L1-Daten-Cache verglichen mit dem A6 (Codename "Swift") von je 32 auf 64 KByte verdoppelt sowie zusätzlich die Latenz des L2-Puffers drastisch beschleunigt. ARM und Nvidia verfahren bei den Cortex- respektive Denver-Kernen ähnlich. Eine weitere Änderung beim A7 ist das auf 64 statt 32 Bit verdoppelte Dualchannel-Speicherinterface, an das schnelleres Low Power DDR3-1333- statt DDR2-1066-RAM angeschlossen ist.

  • Apples A7 aus dem iPhone 5S (Bild: iFixit)
  • Die ARMv8-A unterstützt 32 und 64 Bit. (Bild: ARM)
  • Belegt ein Prozess viel Speicher, so verschiebt Android kleinere Prozesse in den LRU-Cache. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • AMD geht davon aus, dass ARM-Server bis 2019 eine große Rolle spielen werden. (Bild: AMD)
  • Zwei A57 und zwei A53 sollen schneller und sparsamer sein als zwei A15 und zwei A7. (Bild: ARM)
  • Der Cortex A57 im Überblick (Bild: ARM)
  • Der Cortex A53 im Überblick (Bild: ARM)
  • Die ARMv8 erhöht die Anzahl der GPR auf 31. (Bild: ARM)
  • Der Geekbench unterstützt 32 und 64 Bit. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Den Tegra K1 gibt es auch mit 64-Bit-Doppelkern. (Foto: Nico Ernst/Golem.de)
  • Intels Silvermont-Architektur ist vielseitig. (Bild: Intel)
Die ARMv8 erhöht die Anzahl der GPR auf 31. (Bild: ARM)

Die ARMv8 sieht zudem beschleunigte Verschlüsselungsalgorithmen und 31 statt nur 15 allgemeine Register vor, diese sind 64 statt 32 Bit breit. Daher laufen selbst 32-Bit-Programme auf einem 64-Bit-Prozessor schneller, da die zusätzlichen Register die Leistung erhöhen. Die Gleitkommaregister verdoppeln die Architektur von 32 auf 64 Stück, sie sind außerdem 128 statt 64 Bit breit.

All diese Verbesserungen zusammen steigern die Geschwindigkeit, deswegen ist der A7 in einigen Benchmarks doppelt so flott wie der A6 (zudem muss dieser alle Aufgaben des M7-Koprozessors übernehmen). Und das, obwohl beide Prozessoren im iPhone 5 respektive iPhone 5S jeweils mit 1,3 GHz takten und nur 1 GByte Arbeitsspeicher anbinden sowie zwei Kerne bieten.

 256 TByte RAM für Multithreading64-Bit-Smartphone-Benchmarks 

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Anonymer Nutzer 16. Mai 2014

ich würde das am ehesten mit den X86 APUs der Xbox One und PS4 vergleichen, stammen von...

S-Talker 08. Mai 2014

Da sind die DEC Alpha Workstations erwähnenswerter. Dort gab es nämlich schon 1992 echte...

reverie 06. Mai 2014

Dann musst du auf regionale Unterschiede achten. Wieviele asiatische Apps und Webseiten...

fesfrank 06. Mai 2014

welcher "befehlssatz" bitte den ?????? arm versucht "nur" ein produkt für den server...

fesfrank 06. Mai 2014

nein, es gibt einige custom-kernel mit pae nur gehts nicht nur um technisch...



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