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Exynos 5 Octa: Wieso das Galaxy S4 die 8 Kerne braucht

Die Vorstellung des Samsung Galaxy S4 (SIV) nach zahllosen Spekulationen, mutmaßlichen Leaks und Werbekampagnen konzentrierte sich primär auf die Software-Features des neuen Flaggschiffs. Dahingehend dürfte Samsung den Fokus der Präsentation von erfahrenen Keynote-Experten abgeschaut haben, ganz im Kontrast zu der Lockerheit und Showqualität der Präsentation, die eher etwas bemüht und verkrampft wirkte. Die Hardwarespezifikationen wurden innerhalb kürzester Zeit heruntergerasselt und (sicher aus Angst vor dem falschen Eindruck) eher in den Hintergrund gerückt. Übrigens findet sich im obigen PR-Video ein peinlicher Rechtschreibfehler: "For the highest Performences".

Ein beliebter Diskussionspunkt ist neben der Gigahartz-Debatte auch stets die CPU-Kerndebatte: Braucht ein Smartphone wirklich mehr als zwei Hauptprozessorkerne? In der Vergangenheit verlautbarten diverse Ingenieure, CEOs und CTOs, dass es sich dabei um völligen Mumpitz handle. Apps und Betriebssysteme würden die Vorteile nicht ausnutzen können.

Stephen Elop, der Geschäftsführer und Präsident von Nokia äußerte sich speziell zur Akkuleistung: "Die sogenannten Dual-Core oder Quad-Core Mobiletelefone können zwar Akkustrom verschwenden, nie aber jederzeit sinnvoll für den Konsumenten sein". Amüsanterweise war zum Zeitpunkt des Zitats keine reife Multi-Core-Unterstützung in Windows Phone als Betriebssystem gegeben - kam eventuell daher der Wind aus dieser Richtung?


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Exkurs: Für jeden Job den richtigen Prozessortyp

Natürlich gibt es für jede Aufgabe den richtigen Prozessor, weswegen mittlerweile sogar einst für Spiele eingesetzte PC-Grafikkarten auch für wissenschaftliche Simulationen von Physikmodellen und diversen anderen Aufgaben genutzt werden, bei denen es eben nicht um grafischen Output geht. Es gibt also Vorteile in der arithmetischen Effizienz von beinahe jeder CPU und GPU in Bezug auf den Anwendungszweck.

In mobilen Geräten ist vor allem eines wichtig: So viel Akkulaufzeit aus dem limitierenden Faktor der Lithium-Ionen Polymerakkus herauszuholen, wie es nur irgend möglich ist. Dazu zählt das sogenannte Powermanagement, was unter anderem auch der Grund für die Abwesenheit von echtem Multitasking auf modernen mobilen Betriebssystemen wie iOS und Android ist. Unsere Smartphones schalten ständig zwischen diversen Energieschemata um und verteilen Aufgaben sinnvoll und in bestimmten Intervallen an die rechnerischen Komponenten, damit diese nicht den kompletten Saft innerhalb kürzester Zeit aufbrauchen.

Die big.LITTLE Idee und Umsetzung: Stromsparperformanceschaltung

Das Samsung Exynos 5 Octa System-on-a-Chip (kurz: SoC) ist die wohl innovativste Hardwarekomponente des neuen Flaggschiffs und sorgt mit intelligenten Balance-Mechanismen für eine gute Mischung aus Performance und Akkukapazität, so Samsung.

exynos-5-octaDabei wird eine Kombination aus jeweils 4 gleichen Kernen genutzt: Die eine Hälfte ist mit den schnellen Cortex-A15 Kernen mit 1,2 GHz Takt bestückt, die wir auch aus dem Google/Samsung Nexus 10 kennen. Diese 4 Kerne sind für die Hardcore-Rechenanforderungen gedacht und kümmern sich um Gaming, Video, Navigation und aufwendige Kalkulationen dieser Kategorie.

Die andere Hälfte und somit die zweite Gruppe von Prozessorkernen besteht aus vier Cortex-A7 Kernen bei 1,6 GHz. Diese sind für weniger CPU-intensive Aufgaben gedacht und kümmern sich um Aspekte des Webbrowsings, Instant Messaging, SMS und Telefonie.

Eine spezielle Firmware steuert den Wechsel bzw. die Koordination zwischen beiden Recheneinheiten und soll so die Akkulaufzeit verbessern. Obgleich die Cortex-A7 Kerne bei einem höheren Takt laufen, sind sie nämlich energiesparender, kleiner und aber auch schwächer als die Cortex-A15 Rennpferde.

Diese CPU-Konfiguration nennt ARM big.LITTLE und erinnert damit an SoCs wie NVIDIA Tegra, wo oftmals ein "Companion Core" - also ein Begleitkern - eingesetzt wurde um den Stromverbrauch zu senken. Das ARM-Konzept mit den 8 Kernen (big.LITTLE MP) kann übrigens ohne große Anpassungen der Hersteller eingesetzt werden, das Betriebssystem muss lediglich die übliche "Gangschaltung" zwischen den Power States beherrschen.

Der Grafikprozessor erinnert an Apple's GPUs

Die Dreikern-GPU im Exynos 5 Octa ist ein PowerVR SGX 544MP3, das erste mal hat Samsung keinen ARM Mali Grafikprozessor verwendet, sondern etwas was viel mehr an Apple's A5/A6 SoCs erinnert. Ars vermuten die Performance etwa in derselben Liga wie Apple's A6 Lösung, wobei sie Andeutungen auf die Unterschiede in der Auflösung und einen möglichen Performanceeinfluss dieser machen.

Hier noch einige Benchmarks von Ars, die sie in der kurzen Zeit mit dem Gerät machen konnten:

Samsung Galaxy SIV Benchmark (Ars Technica) Samsung Galaxy SIV Benchmark (Ars Technica)

Das erheblich flottere NVIDIA Tegra 4 Tablet entspricht einem Referenzdesign und keinem finalen Produkt. Es sei angemerkt dass die getestete Lösung mit Tegra 4 mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht in dieser Form in einem Smartphone anzufinden sein wird, und wohl primär einer zusätzlichen Perspektive dient. Gegenüber dem iPhone 5 liegt das Galaxy S4 knapp mit der Nase vorn, wenn es um Sunspider 0.9.1 geht (ein Browserbenchmark). Bei Google Octane sieht es genauso aus, mit etwa 16% besserer Performance hat das Samsung Galaxy die Nase vorn im Vergleich mit Apple's aktuellem Flaggschiff.

Octane und Sunspider sind synthetische Benchmarks und haben betriebssystemübergreifend wenig Aussagekraft. Ein Alltagstest mit typischen Anwendungen sollte bald mehr Aufschluss darüber bieten, wie sich Samsung mit dem neuen Modell gegen den größten Konkurrenten schlägt. Ich bin vor allem darauf gespannt, was AnandTech in Kürze zum Galaxy SIV berichten werden.

via Ars Technica


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Hier kannst Du Deine Meinung loswerden:

  • Philip

    Der Artikel liest sich, als hättet ihr nach der Hälfte aufgehört zu schreiben. Der Titel wird nicht mehr aufgegriffen, kein Fazit, nichts.

  • Tom

    Vielleicht war ich in meiner Ausführung oben nicht deutlich genug, hier nochmal eine kurze Erklärung: Der Grund für die Präsenz von 8 Kernen findet sich (auch) im Doppel aus zwei Einheiten mit jeweils 4 Kernen. Die einen Gruppe kümmert sich um high-intensity-tasks, die andere um low-intensity-tasks. Dort ist der Zusammenhang mit dem Titel etabliert worden.
    Es handelt sich also nicht um 8 Kerne mit maßloser Performance, sondern um ein leistungsfähiges Stromsparkonstrukt mit Lastenverteilung.
    Hoffe das klärt die Sache ein wenig auf! 🙂

  • Romka

    Naja er passende Satz wurde hier schon ausgesprochen „…und soll so die Akkulaufzeit verbessern“ … eben … SOLL. Am Ende wird der Unterschied sowieso nicht merkbar ausfallen. Anstatt Milliarden in solch sinnlose Systemlösungen zu stecken, sollten die Hersteller lieber mal ordentlich an neuen Akkus forschen. Seid Jahren gibt es in diesem Bereich keine Innovationen mehr. Dabei gibt es bereits vielversprechende Projekte. (siehe Sandwichakku oder die Betavoltaik Batterie) Alles Projekte mit Zukunft die aber Aufgrund der hohen Entwicklungskosten stagnieren und nach Sponsoren suchen. Warum investieren die Smartphone Hersteller nicht in solche Lösungen Achja man ist zu sehr damit beschäftigt 0,2 Zoll mehr Display im nächsten Gerät zu verbauten und damit sich gegenseitig mit Patentklagen zu bewerfen.

  • Tom

    Genau das! Zum einen das begrenzte Potenzial von Batterien die von elektrochemischen Reaktionen abhängen aber zum anderen auch die Optimierung im Betriebssystem. Ich sehe bei Apple und iOS noch einige Konzepte die von Tweaks/Apps zum Akkusparen adoptiert werden könnten, zumal unerfahrene User meist schonungslos mit den Akkureserven umgehen (alle Features permanent aktiv statt selektiv an bzw. mit Timer).

  • matrixcruiser

    Letztendlich sind ja 4 Kerne dann voller power, Aber wozu brauch man diese power außer zum spielen? Die meisten Anwendungen sind ja nicht mal für multicore optimiert.
    Und warum benutzt man 4 kerne für wenig anspruchsvolle aufgaben? Reicht da nicht einer?
    Waverfläche ist schließlich ziemlich teuer.

  • Tom

    Quad-Core Android Smartphones sind durchaus flüssiger weil Hintergrundprozesse wie App-Updates, Instant Messaging, Mailabrufe, Twitter-Updates, Update-Installationen usw. alle auf die Peripheriekerne bzw. weitere Kerne verteilt werden können. Der Unterschied zu Dual-Core Android Geräten ist durchaus spürbar, auch ohne großartige appseitige Optimierung. Energiesparend wird das ganze natürlich wenn die Möglichkeiten vom Multi-Threading genutzt werden. Viele Aufgaben lassen sich gut in sogenannte Threads aufteilen, mit passenden Codecs laufen auch High-Def-Videos die einst nur auf einem Kern liefen auch auf allen Kernen verteilt.

    Die Rationelle dahinter ist vor allem auch: 4 Kerne mit niedriger Last sollen bei geringeren Taktraten zurecht kommen als 1 Kern bei voller Last, ergo weniger Stromverbrauch. Eine gut verteilte Last beim Browsen oder Videodekodieren sollte also stromsparender ausfallen.

    Bei den 4 Cortex-A15 Kernen hast Du völlig Recht, der Fokus liegt primär auf Gaming und komplexer Grafikdarstellung, ebenso bei rechenintensiven Simulationen. Dass sich diese Vorzüge in non-Game-Apps übertragen könnten, liegt allerdings auf der Hand. Ich bin davon überzeugt dass der Markt sich diese neugewonnene Leistung zu Diensten machen wir und einige interessante Apps mit neuer Komplexität und besserer Interaktion erscheinen dürften.

    Ob die beanspruchte Waferfläche dadurch wirklich zunimmt? Durch die Prozessverkleinerung wird die Die ja kleiner, keine Ahnung ^^

    Die erste und einzige wirkliche Kritik an „zu vielen Cores“ in Smartphones kam übrigens im Sommer 2012 von Intel, die primär ARM damit anvisierten, die wiederum zu wenig zum Android Open Source Projekt beitrugen um die Lastenverteilung zu optimieren. Mittlerweile hat sich da allerdings einiges getan und die Vorteile sind deutlich spürbar.

    Intel arbeiten seit dem Herbst letzten jahres auch an einem 48-Kern Prozessor für Smartphones und Tablets, der innerhalb der nächsten 5-10 Jahre (eher im früheren Spektrum) erscheinen dürfte. Spracherkennung, Augmented Reality und Dinge die normalerweise in der Cloud berechnet werden müssen (weil zu intensiv) könnten dann direkt auf dem mobilen Device laufen. So viel also zu „zu viele Kerne“ von Intel. 🙂

    Wenn die Möglichkeiten sich steigern werden auch die Entwickler nachziehen, da sich stromsparende Apps mit effizientem Code auch eher am Markt durchsetzen – schlechter Code wird mit harten Rezensionen der Konsumenten bestraft.

    Dennoch spannend ist der Vergleich mit z.B. der Windows Phone Konkurrenz, die im Alltag oft mit einem Kern auskommt, weil das Betriebssystem gut im Handling von Tasks ist und selektiv die Aufgaben suspendiert und aus dem Tiefschlaf holt. Da kann ein Einkern-Smartphone trotzdem sehr knackig laufen, dasselbe gilt für Dual Core Apple Ax-Lösungen. Es ist also alles eher schwer zu analysieren, bis es an den Alltag geht, das stimmt und daher gibt’s dazu auch so vehemente Meinungsunterschiede. Weshalb ich auch im obigen Artikel ungern ein „8 Kerne böse! 2 Kerne guuuuut“-Fazit abgeben wollte wie es in der Techpresse manchmal üblich ist. 😉

    Abwarten, Tee trinken, alltagsrelevante Benchmarks fahren ist da die Devise. Aber big.LITTLE ist dennoch eine vielversprechende Geschichte für Android, Cortex-A15 Kerne sind wahre Stiere und die Möglichkeiten werden spannend. So das bisherige Fazit wie oben.

  • matrixcruiser

    Vielen Dank für diese ausführlichen Fakten und Meinung.

    Wahrscheinlich brauch Android diese Kerne wirklich mehr als andere Betriebssysteme. Allein weil man damit mehr Sachen machen kann.

    Irgendwie gefällt mir die Variante mit Optimierung der Software dennoch besser. Die meisten Aufgaben für ein Smartphone bleiben einfach recht bescheiden. Aber wie so oft hat da jeder andere Anforderungen. Würde ich mal den Techy in mir weglassen, müsste ich ganz klar sagen: „Das brauch ich nicht.“ 😀

    Schönen Sonntag

  • Tom

    Merci, ebenso!



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