Derzeit gibt es vier große Hersteller von Prozessoren für mobile Endgeräte: Samsung, Nvidia, Texas Instruments und Qualcomm. Produzenten wie das chinesische Unternehmen Rockchip oder auch der auf dem Desktop-Markt dominierende Riese Intel spielen bei mobilen Endgeräten in Europa hingegen kaum eine Rolle. Wer die Ansätze der vier großen Hersteller vergleicht, findet spannende Übereinstimmungen, aber auch Unterschiede bei der Herangehensweise an das Thema Multicore.
Alles gleich - und doch unterschiedlich
Ein Dualcore-Prozessor ist weit mehr als 2 Kerne: Texas Instruments Omap 5 | (c) Hersteller
Alle verwendeten Chips basieren auf dem ARM-Design – so gesehen stellen die vier Unternehmen gar keine eigenen Prozessoren her, sondern verändern sie nur. Dass das aber wesentlich schwieriger ist, als es sich anhört, und zu ganz unterschiedlichen Ergebnissen führt, zeigen die abweichenden Ansichten der Konkurrenten. Während Qualcomm stolz darauf ist, dass die Dualcore-Chips des Unternehmens asynchron takten, also mit unterschiedlichen Taktfrequenzen, Spannungen und Leistungen laufen können, hält Nvidia das sogar für kontraproduktiv. Nach Aussage der Prozessor-Newcomer können mobile Betriebssysteme wie Android ohnehin nicht mit unterschiedlich getakteten Prozessorkernen umgehen. Außerdem bremse der gemeinsam genutzte Cache-Speicher das System aus, da der schnellere Kern immer erst auf Antwort des langsameren warten müsse. Im Desktop-Bereich werde daher auch darauf verzichtet.
Auch für die Zukunft herrscht Uneinigkeit. Während Nvidia schon längst die nächste Generation mit vier Prozessorkernen angekündigt hat und erste Geräte damit schon Ende des Jahres erwartet werden, setzt Texas Instruments lieber auf zwei schnelle Kerne, die von zwei schwächeren unterstützt werden: Im Tegra 3 werden vier Cortex-A9-Kerne stecken, im OMAP5 zwei leistungsstärkere Cortex A15 und zwei einfachere M4-Einheiten. Die Logik dahinter: Nvidia setzt auf verstärktes Multitasking und darauf, dass vier gleich starke Kerne mehr Aufgaben gleichzeitig und gleich gut abarbeiten können. Nach Meinung von Texas Instruments verbraucht das aber zu viel Strom – oder zumindest mehr als durch zwei modernere Chips. Denn wo bei Nvidia auch für einfache Aufgaben ein vollwertiger Prozessorkern genutzt werden muss, kann beim OMAP5 einer der kleineren Kerne einspringen. Die großen A15 übernehmen dann nur die Schwerstarbeit. Welche Theorie stimmt, wird erst die Praxis zeigen.
Mehr Prozessorkerne sind nicht allein die Zukunft
Mehr Kerne bedeuten mehr Leistung und weniger Stromverbrauch. Fakt ist aber, dass ein Prozessor-Chip ohnehin nicht nur aus den Hauptkernen besteht, sondern aus zahlreichen Unterkernen, die Spezialisten für einzelne Teilaufgaben sind. So bestehen selbst die Grafikbeschleuniger aus bis zu 10 Kernen, die etwa besonders gut darin sind, Videos wiederzugeben oder 3D-Berechnungen auszuführen. Ob da vier Kerne wirklich sinnvoller sind als zwei? Doch auch Nvidia plant nicht, mit jeder neuen Prozessorgeneration einfach die Zahl der Kerne zu erhöhen, und betont ähnlich wie Texas Instruments, dass auch die Verbesserung der einzelnen Kerne überaus wichtig ist.
Tegra Zone und Game-Hub - und sonst?
Die Tegra Zone ist eine Sammelstelle für speziell an den Tegra-Chipsatz angepasste Apps | Foto: Anbieter
Ein weiterer Punkt, der von den Herstellern unterschiedlich angegangen wird, ist die Verbreitung von speziell angepasster Software wie Spielen. Nvidia ist schon früh mit seiner Tegra Zone in die Offensive gegangen, um Nutzern von mobilen Endgeräten mit Tegra-Chipsatz einen besseren Überblick über speziell angepasste Inhalte zu bieten. Darüber hinaus unterstützt das Unternehmen Software-Anbieter auch mit aktiver Hilfe bei der Optimierung. Daraus ziehen beide Parteien ihren Nutzen: Nvidia bietet seinen Kunden Mehrwert und Programmierer profitieren von der Hilfestellung durch einen großen und erfahrenen Protege. Texas Instruments und Qualcomm belassen es hingegen bei tatkräftiger Unterstützung von Entwicklern, eine eigene Übersichtsplattform für Software strebt man derzeit nicht an. Samsung verweist auf sein Game-Hub, das Anfang des vierten Quartal 2011 auch auf Tablets zur Verfügung stehen soll. Dort gibt es bereits ähnlich wie in der Tegra Zone speziell an die Leistung der Geräte angepasste Spiele zu finden.
Trotz Unterschieden doch gleich?
Die Nutzung von Smartphones und Tablets entwickelt sich einfach immer weiter in Richtung Desktop-PC, darin sind sich alle Hersteller einig. Spiele, Multimedia und Internet-Nutzung haben inzwischen ein Niveau erreicht, das in etwa der Leistung eines Computers von vor wenigen Jahren entspricht. Daher sei der Schritt hin zu Multikern-Prozessoren nur logisch, so der Samsung-Vertreter im Gespräch. Schließlich sind Dualcores leistungsfähiger und verbrauchen im direkten Vergleich bei gleicher Anforderung weniger Strom. Doch trotz aller unterschiedlichen Philosophien bei der Chip-Gestaltung sieht Samsung keine großen Unterschiede bei den Prozessoren. Im Gegenteil: Der Hersteller lieferte in einigen Regionen das Galaxy S2 statt mit dem eigenen Exynos-Chip mit dem Tegra 2 von Nvidia aus. Großartige Leistungsunterschiede seien dabei aber nicht zu bemerken.
Vor- und Nachteile von Dualcore-Chips
Die Leistungsaufnahme von Single- und Dualcore-Systemen im Vergleich. / Grafik: Nvidia
Eine einfache Faustformel lautet: Mehr Kerne, mehr Leistung. Das ist aber nur die halbe Wahrheit, wie Texas Instruments im Gespräch mit Zahlen untermauert. Tatsächlich bringen zwei Kerne im Vergleich zu einem nicht die doppelte Leistung, sondern nur die 1,7-fache und vier Kerne nicht die vierfache, sondern nur die 2,5-fache Leistung. Die nächste Halbwahrheit: Die geringere Leistungsaufnahme von Mehrkern-Chips. Das ist zwar grundsätzlich richtig, aber nur, wenn man ein und dieselbe Tätigkeit miteinander vergleicht. Nvidia hat dazu ein anschauliches Beispiel genannt: Arbeitet ein einzelner Kern mit 1 Gigahertz bei einer bestimmte Aufgabe mit 100 Prozent Auslastung, könnte die gleiche Aufgabe von zwei Kernen erledigt werden, die nur mit 550 Megahertz takten. Das bedeutet in diesem Beispiel, dass der Singlecore 1,1 Volt verbraucht, der Dualcore-Chip insgesamt aber nur 0,8 Volt - eine Stromersparnis von 40 Prozent.
Dabei unterschlagen die Anbieter aber gerne den Umstand, dass Mehrkern-Prozessoren unter Volllast wie bei 3D-Spielen gerne auch mehr Strom verbrauchen als ein einzelner Kern. Doch das ist nach Ansicht von Nvidia nur logisch: Wer mehr Leistung will, muss auch mit mehr Stromverbrauch leben. Denn was nützt ein Singlecore, der zwar weniger Strom verbraucht, aber nicht die benötigte Leistung liefern kann? Derzeit spricht auch noch ein weiterer Punkt gegen Mehrkern-Chips: der Preis. Zwar wollte keiner der Hersteller genaue Angaben zu den Mehrkosten von Dualcore-Prozessoren machen, doch dass sie teurer als ihre einfachen Brüder sind, ist klar. Das dürfte sich aber schon bald ändern. Werden entsprechende Chips erst in großen Massen gefertigt, sinken die Preise - diese einfache Marketing-Formel gilt auch für Prozessoren, wie Samsung versicherte.
Dualcores haben mehr Leistung - warum ruckelt es dann trotzdem?
Die Tests von Areamobile haben es gezeigt: Auch Dualcore-Smartphones und -Tablets kommen bisweilen an ihre Grenzen und zeigen das durch mehr oder weniger starke Ruckler beim Zoomen oder Scrollen. Daran sind aber nicht die Chips schuld, so die einhellige Meinung der Hersteller. Das liege unter anderem am Betriebssystem des jeweiligen Smartphones. Nach Aussagen von Nvidia war etwa Android 3.0 Honeycomb zum Marktstart noch nicht so ausgereift, wie es hätte sein sollen - mit der Folgeversion 3.1 gab es einen Leistungsschub von etwa 30 Prozent. Auch die Treiber - etwa für die Grafikbeschleuniger - konnten dabei weiter optimiert und mit der neuen Version des OS aufgespielt werden.
Ein weiteres Problem sind laut den Herstellern nicht sauber programmierte Benutzeroberflächen der Smartphones, so die Prozessor-Quadriga. Wenn die Entwickler dabei schludern, nütze auch der stärkste Prozessor nichts mehr. Das konnte man besonders Eindrucksvoll beim LG Optimus Speed sehen, dem ersten Dualcore-Smartphone weltweit. Erst mit zahlreichen Firmware-Updates erreichte das Gerät ein Leistungslevel, das eines Dualcore-Smartphones würdig ist.
Fazit
Mit der nächsten Generation von Mehrkernprozessoren ist noch lange nicht Schluss – auf einer älteren Roadmap hatte Nvidia etwa schon vor geraumer Zeit sein Ziel verkündet, in nur fünf Jahren die Leistung des Tegra-Chips zu verachtzigfachen. Schaut man sich die gegenwärtige Entwicklung an, scheint das auch durchaus plausibel. Ob in nächster Zeit mehr als vier Kerne sinnvoll sind, darin unterscheiden sich die Ansichten der Hersteller – über Kurz oder Lang werden aber zumindest auch die Dualcore-Chips, die momentan nur Top-Geräten vorbehalten sind, auch in Mid- und Lowrange-Geräte Einzug halten. Über mangelnde Leistung sollte sich dann zumindest niemand mehr beschweren können.
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Du bist nicht dabei?Man muss dazu sagen, das nVidia ja jetzt beim Tegra 3 auch einen langsameren Prozessor zu den 4 dabei legt um leichte aufgaben zu bewältigen ohne den Akku dick zu belasten, somit ist eure Meinung über Mehrkernprozessoren hinfällig und nicht gut recherchiert, da dies mit dem Tegra 3 schon seit wochen bekannt ist und er eigentlich ein 5 Kerner ist..
"Im Tegra 3 werden vier Cortex-A9-Kerne stecken, im OMAP5 zwei leistungsstärkere Cortex A15 und zwei einfachere M4-Einheiten. Die Logik dahinter: Nvidia setzt auf verstärktes Multitasking und darauf, dass vier gleich starke Kerne mehr Aufgaben gleichzeitig und gleich gut abarbeiten können. Nach Meinung von Texas Instruments verbraucht das aber zu viel Strom – oder zumindest mehr als durch zwei modernere Chips. Denn wo bei Nvidia auch für einfache Aufgaben ein vollwertiger Prozessorkern genutzt werden muss, kann beim OMAP5 einer der kleineren Kerne einspringen. Die großen A15 übernehmen dann nur die Schwerstarbeit. Welche Theorie stimmt, wird erst die Praxis zeigen."
Vor- und Nachteile von Dualcore-Chips:
Was sollte denn dieser Abschnitt???
Hört sich an als würde ein Möchtegern PC Spezialist zum ersten mal was von Intel Core 2 Duo hören hahaha^^
Klasse Artikel:) Daumen hoch!
Ich schließe mich dem postivem Feedback. Guter Artikel. :)
> Mehr Kerne bedeuten mehr Leistung und weniger Stromverbrauch.
Damit wäre auch endlich mal das Ammenmärchen vom Tisch Dualcores würde die Akkulaufzeit verkürzen.
(Unter Maximallast natürlich was anderes.)
Ist auf jedenfall eine super Sache, auch mal Hintergründe aufzuklären. Sonst muss man das immer im Forum alles breit und lang erklären, vorallem wenn man, wie nohtz, aus dem Bereich kommt.
Zum Stromverbrauch möchte ich auch noch was sagen. Ich hab seit einem halben Jahr das sgs2, wenn ich grafikaufwendige Spiele wie Gangster spiele und das Handy am Ladekabel angeschlossen habe wird der Akku trotzdem leer ! Das heißt das diese hochleistungs Chips mehr Strom verbrauchen als das Ladegerät hergibt. Find ich etwas schade.