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System-on-a-Chip: Apple mit eigener Achtkern-Grafikeinheit

Acht statt sechs Shader-Blöcke: Die Chip-Analyse von Apples A8X zeigt, dass Apple wie von Golem.de vermutet mehr Grafikkerne verbaut als Imagination Technologies anderen Herstellern anbietet.

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Montage eines Blockdiagramms einer PowerVR 6XT mit acht USCs
Montage eines Blockdiagramms einer PowerVR 6XT mit acht USCs (Bild: Anandtech)

Chipworks hat einen Apple A8X abgeschliffen und die Strukturen des System-on-a-Chip freigelegt: Auf dem Die-Shot sind die acht Unified Shading Cluster der Grafikeinheit leicht erkennbar, denn sie belegen einen Großteil der Chipfläche.

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Die Grafikeinheit stammt von Imagination Technologies, sie basiert auf dem Design der PowerVR 6XT mit Rogue-Architektur. Das schnellste Modell ist offiziell die PowerVR GX6650 mit sechs Unified Shading Clusters. Jeder dieser Shader-Blöcke enthält 32 ALUs (Arithmetic Logic Units), die PowerVR GX6650 als insgesamt 192 FP32-Shader-Einheiten.

  • Die-Shot von Apples A8X (Bild: Chipworks)
Die-Shot von Apples A8X (Bild: Chipworks)

In unserem Test des A8X vermuteten wir bereits, dass sechs Shader-Blöcke die doppelte Geschwindigkeit des A8X verglichen mit dem A8 und dessen PowerVR GX6450 mit vier Unified Shading Clusters kaum ermöglichen könnten.

Zwar besteht die Option, sechs Shader-Blöcke sehr hoch zu takten, das entspricht aber nicht Apples üblicher Vorgehensweise. Der Hersteller bevorzugt viele Funktionseinheiten mit niedriger Frequenz. Daher überraschte der A8X auch mit drei Prozessorkernen statt zwei hochtaktenden.

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  • Der A8X beinhaltet drei Milliarden Transistoren, der A8 nur zwei. (Bild: Apple)
  • Geschwindigkeitssteigerungen der CPU-Kerne (Bild: Apple)
  • Tegra K1 als 32- und 64-Bit-Version (Bild: Nvidia)
  • Das CPU-Design des K1-Denver ist 7fach skalar ausgelegt. (Bild: Nvidia)
  • Die Sprungvorhersage des K1-Denver soll besser arbeiten. (Bild: Nvidia)
  • Dynamic Code Optimization (Bild: Nvidia)
  • Dynamic Code Optimization (Bild: Nvidia)
  • Dynamic Code Optimization (Bild: Nvidia)
  • Dynamic Code Optimization (Bild: Nvidia)
  • Geschwindigkeitssteigerungen der Grafikeinheit (Bild: Apple)
  • Blockdiagramm der GX6650-Grafikeinheit (Bild: IMG)
  • Der A8X und A8 nutzen eine PowerVR Series 6XT. (Bild: IMG)
  • Blockdiagramm des Kepler-192 (Bild: Nvidia)
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Dem Die-Shot von Chipworks zufolge hat Apple im A8X ein verdoppeltes GX6450-Design verbaut, also eine eigene Grafikeinheit entwickelt. Bei bisherigen System-on-a-Chip griff Apple durchweg auf vorhandene GPU-Lösungen zurück. Die Grafikeinheit des A8X ist das erste Semi-Custom-Design.

Völlig überraschend kommt das nicht: Seit dem A6 entwirft Apple bereits seine eigenen CPU-Kerne. Statt beispielsweise zwei Cortex A9 wie im A5 zu verbauen, hatte Apple ein eigenes Design namens Swift auf Basis der ARMv7-Architektur entwickelt.

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