ARM, AMD, Intel und MIPS im Vergleich

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Die Nutzung des FSB bedeutet, dass – direkt oder indirekt – dahinter ein Interface zum Hauptspeicher (Northbridge) und zur Peripherie (Southbridge mit Peripherie) auf der Platine integriert sein müssen. Für den Embedded-Bereich hat sich schon seit Jahren durchgesetzt, auch die Grafikeinheit in die Northbridge zu implementieren. Dies sind Kosten in Euro und Energie, die berücksichtigt werden müssen.

Auf Seiten der Geschwindigkeit ist zu beachten, dass alle Zugriffe durch den Frontside-Bus gehen müssen. Das hat wohl auch Intel dazu bewegt, bei zumindest einigen neueren Versionen den Memory Controller auf dem Prozessor-Die zu integrieren – und bei den neuen Atom- und Core-i3/i5/i7-Prozessoren auch die Grafik im Prozessor zu integrieren und damit ganz auf die Northbridge zu verzichten. In diesem Fall wird auf die Southbridge, der nun als Controller Hub bezeichnet wird und der die weitere Peripherie einbindet, mithilfe des PCI-Express-Busses zugegriffen.

Der Memory Controller – also die Northbridge – entfällt auch bei AMD, weil auch hier der Speichercontroller in der CPU enthalten ist. Die Kopplung zur weiterhin vorhandenen Southbridge übernimmt HyperTransport, ein Hochgeschindigkeits-Bus serieller Natur. An dieser Stelle wird also nur ein Peripheriechip benötigt, wobei dies auf Kosten der Flexibilität im Speicherinterface geht.

Fabless-Anbieter und deren Embedded-Core-Angebot

ARM selbst ist fabless, d.h. es werden keine Chips hergestellt und vertrieben. Um den Cortex-A8 in den Vergleich einzubeziehen, muss man auf die Implementierung durch andere Firmen ausweichen, hier wurde der AM3715/03 von Texas Instruments gewählt. Hier wird der Unterschied mehr als deutlich: Ein Speicherinterface ist für SDRAM und Flash/SRAM etc. jeweils enthalten, und auch die Peripherie ist auf dem Chip integriert. Der Fall, dass applikationsspezifische Peripherie anzubinden ist, ist zwar möglich, aber im Grunde strebt man hier ein Einchip-System (bis auf den Speicher) an.

Der MIPS-basierte Loongsom 2F wurde anfangs bei ST als STLS2F01 hergestellt. Inzwischen integrieren andere Fabs den Core. Dieser 64-Bit-Mikrocontroller weist ein PCI-Interface und ein DDR2-667 zur Anbindung von Peripherie und SDRAM-Speicher auf. Die auf dem Chip integrierte Peripherie beschränkt sich allerdings auf den Interrupt-Request-Controller, alle anderen Teile müssen extern aufgebaut sein.

Die Verlustleistung ist auch so eine Sache. Eine schöne Angabe ist die Thermal Design Power (TDP): Dies ist die maximale Verlustleistung, die dann ja im Betrieb von elektrischer in thermische Energie umgesetzt wird und somit im Design eines Boards als maximal abzuführende thermische Leistung berücksichtigt werden muss – nicht mehr, aber auch nicht weniger [2]. Hieraus lässt sich natürlich auch schließen, wie die elektrische Versorgung ausgelegt sein muss, aber die wirklich benötigte Verlustleistung und damit die Laufzeit pro Batterieladung sind so nicht zu ermitteln (sondern nur im schlechtesten Fall). Dennoch wurde TDP aufgeführt, weil diese Größe eben diejenige ist, die sich vergleichen lässt.

Atom-Prozessoren in verschiedenen Ausführungen

Die Atom-Prozessoren von Intel erfreuen sich im Allgemeinen wohl der größten Bekanntheit. Intel hat von diesem Prozessor mehrere „Serien“ im Programm, so u.a. die N- (Netbook), Z- (Smartphones) und die D- (Desktop) Serie. Ganz neu gibt es die E- (Embedded) Serie, mit der E600-Familie, bei der der Übergang vom Northbridge/Southbridge-System, für PCs bestens geeignet, auf das Embedded-kompatible PCI-Express-System vollzogen wurde.

Im November 2010 stellte Intel dann mit der E605C Prozessorserie einen Atom-Prozessor mit einem FPGA von Altera auf einem Multichipmodul vor, der sogar ganz ohne weitere Komponenten auskommt. Der FPGA ist über PCI Express angebunden und führt frei konfigurierbare Schnittstellen aus, wodurch das Systemlayout sehr flexibel an die individuellen Anforderungen angepasst werden kann.

In diesen Artikel einbezogen wurden N270, N450 und D510 (in Richtung Performance optimiert), Z510 (Power-optimiert) und E6xx (Basis-Level und Power-optimiert), um die vielen Varianten bei Intel einigermaßen abzudecken. Wie bereits angekündigt muss man diese Prozessoren jeweils mit den notwendigen Interface-Chips betrachten, um das System im Mindestumfang zu vervollständigen.

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