Architektur Jaguar: AMDs winziger x86-Kern

Nachdem AMD seine Architektur Jaguar bereits im August 2012 grob umrissen hatte, hat das Unternehmen nun auf der Konferenz ISSC die Technik des Bobcat-Nachfolgers ausführlich erklärt. Kam Bobcat noch in APUs der Serien C, E und Z vor allem in Netbooks und einigen wenigen Tablets zum Einsatz, so ist Jaguar strikt auf Stromsparen ausgerichtet und vor allem für Tablets und andere leichte und mobile Geräte vorgesehen.

Wunderdinge bei der Rechenleistung pro Kern oder pro Takt (IPC) sollte man daher nicht erwarten - dafür gibt es immerhin doppelt so viele Kerne wie bei Bobcat, welche die Betriebssysteme aber auch nutzen müssen. Auf genau 26,2 Quadratmillimetern bringt AMD seine vier x86-Cores samt L1- und L2-Caches unter. Ein einzelner Kern ohne Cache ist 3,1 Quadratmillimeter klein.

• 

Die Unterschiede zwischen Bobcat und Jaguar im Überblick (Bilder: AMD)

Das ist nicht nur dem Design geschuldet, sondern auch der Verkleinerung der Strukturbreite. Die Jaguars sind AMDs erste 28-Nanometer-APUs, die aus sogenanntem "bulk silicon" gebaut werden. Sie können also aus Standardwafern erzeugt werden, auch in anderen Fabriken als AMDs Partner Globalfoundries. Wie der Chipentwickler bereits Anfang 2012 sagte, will AMD mehr Systems-on-a-Chip (SoCs) entwickeln, die auch kundenspezifisch sein und bei den Partnern von AMDs Auftraggebern gefertigt werden können. AMD selbst will seine Jaguars unter anderem bei TSMC herstellen lassen.

Ein solches Custom-SoC könnte auch die APU der Playstation 4 werden, die acht x86-Kerne enthalten soll - AMD selbst hat Jaguar bisher nur als Quad-Core vorgestellt. Gut möglich ist, dass Sony viele Kerne braucht, um beim Betriebssystem der Playstation den Wechsel von der Cell-Architektur zu x86 zu schaffen. Die bisher verwendeten Cell-CPUs arbeiten in der Playstation 3 mit sieben Kernen, von denen Anwendungen nur sechs nutzen können. Der siebte Kern bedient den Hypervisor des Betriebssystems.

Mehr Kerne, aber kaum schnellere pro Takt

Wie schon bei der ersten Vorstellung von Jaguar angegeben, soll die Rechenleistung pro Takt (IPC) gegenüber Bobcat um rund 15 Prozent steigen. Das lässt auf nur geringe Änderungen an der Architektur schließen, die AMD nun bestätigt hat. Vor allem den Durchsatz im Prozessor hat das Unternehmen erhöht. So sind unter anderem mit jedem Load- oder Store-Vorgang 16 Byte möglich, bei Bobcat waren es nur 8. Ebenso wurde die Schnittstelle zur FPU auf 128 Bit Breite verdoppelt.

Den größten Schwerpunkt hat AMD bei der Entwicklung von Jaguar auf das Stromsparen gelegt. Dafür kommt nun konsequent die Technik des Clock Gating in allen Betriebszuständen zum Einsatz. Dabei wird bei den Funktionseinheiten, die für das Ausführen eines Befehls nicht benötigt werden, gar kein Taktsignal mehr angelegt - sie können also abgeschaltet werden. AMDs Messungen mit typischen Anwendungen zufolge können 92 Prozent aller eigentlich durch einen Taktimpuls angestoßenen Schaltvorgänge so vermieden werden.

Zur tatsächlichen Leistungsaufnahme von Jaguar-SoCs machte AMD auf der ISSC keine neuen Angaben. Je nach Zahl der Kerne soll sie unter 5 Watt liegen und bis zu 25 Watt reichen, war auf der CES vorher zu hören. Dort zeigte AMD auch ein seriennahes Tablet mit einer Jaguar-APU, die auf den Codenamen Temash hört. Noch in der ersten Hälfte des Jahres 2013 will AMD die Jaguar-Chips ausliefern, bis dahin bleibt vor allem die Art und Implementation der Grafikeinheit spannend, zu der AMD noch nichts verraten hat. Die mit der Serie Radeon HD 7000 eingeführte Architektur GCN soll aber auch in den Jaguars verwendet werden.

Nachtrag vom 21. Februar 2013, 16:45 Uhr

Inzwischen hat Sony bestätigt, dass in der Playstation 4 acht Jaguar-Kerne arbeiten werden. Die weiteren schon bekannten Spezifikationen der Konsole finden sich in einer aktuellen Meldung.