64-Bit-Architektur Wie 64-Bit MIPS-Warrior-Core den Einsatz von CPUs etwa in Mobilgeräten verändert

Redakteur: Margit Kuther

Die MIPS-I-Klasse I6400-CPU-Familie sind die ersten IP-Cores, die 64-Bit-Architektur und Hardware-Virtualisierung mit skalierbarer Leistungsfähigkeit durch Multi-Threading, Multi-Core und Multi-Cluster-kohärenter Verarbeitung vereinen.

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I6400-CPU-Blockdiagramm: 64-Bit-Architektur und Hardware-Virtualisierung
I6400-CPU-Blockdiagramm: 64-Bit-Architektur und Hardware-Virtualisierung
(Bild: Imagination Technologies)

Die MIPS Warrior I-Klasse Prozessor-Cores setzen, so von Imagination Technologies (IMG.L), einen neuen Standard für die Mainstream-64-Bit-Verarbeitung in Anwendungen wie Embedded-Systemen, tragbaren Geräten, Digital-Consumer, Telekommunikations- und Netzwerk-Infrastrukturen sowie Massenspeicher. Damit soll das breiteste Applikationsfeld abgedeckt werden, das je von einer einzigen MIPS-Core Familie unterstützt wurde.

Hocheffiziente, skalierbare 64-Bit-Performance:

Der I6400 ermöglicht ein neues Preis-Leistungsverhältnis in allen Märkten. Er soll eine um 50% höhere CoreMark-Performance und 30% mehr DMIPS im Vergleich zu anderen Cores dieser Klasse erzielen (Die Benchmark-Ergebnisse von Imagination sind vorläufig; Ergebnisse anderer Anbieter basieren auf veröffentlichten Informationen.) Der I6400 lässt sich über einen weiten Performance-, Leistungs- und Flächenbereich implementieren.

Hardware Multi-Threading:

Hardware Multi-Threading: Der I6400 bietet Hardware-Multi-Threading, welches bis zu vier Hardware-Threads pro Core unterstützt. Die Technik sorgt für eine höhere Auslastung und CPU-Effizienz. Das simultane Multi-Threading (SMT) im I6400 ermöglicht die Ausführung mehrerer Befehle aus mehreren Threads in jedem Taktzyklus.

Vorläufige Benchmark-Tests zeigen, dass das Hinzufügen eines zweiten Threads zu Leistungssteigerungen von 40% - 50% bei gängigen Benchmarks wie SPECint und EEMBCs CoreMark führt – mit weniger als 10% Zunahme der Cluster-Fläche. Reale Anwendungen wie Browser können mit Multi-Threading ebenfalls einen wesentlichen Vorteil erzielen.

Hardware-Virtualisierung:

Der I6400 ist das neueste Mitglied der gesamten Familie der MIPS Warrior Cores, die Hardware-Virtualisierung und somit mehr Sicherheit und Zuverlässigkeit bieten. Damit ist eine einheitliche Sicherheits- und Virtualisierungsstrategie im gesamten System und über den gesamten SoC möglich. Der I6400 unterstützt damit auch bis zu 15 Gast-Anwendungen, die je nach Auswahl als ‚sicher‘ oder ‚nicht sicher‘ eingestellt werden können.

Sicherheit der nächsten Generation:

Als Teil von Imaginations einheitlicher Sicherheitsstrategie, mit der die Privatsphäre und Sicherheitsbedürfnisse weiterentwickelter und kommender vernetzter Anwendungen adressiert werden, unterstützt der I6400-Core mehrere unabhängige Sicherheitskontexte und Ausführungsdomänen.

Die verbesserte Sicherheitsfunktion basiert auf Technologie von Imagination und deren Ecosystem-Partnern und kann auch andere kritische Komponenten eines SoC mit einschließen. Damit werden eine sichere Verbreitung geschützter Inhalte, sichere Zahlungen, Identitätsschutz, etc. über mehrere Anwendungen und Quellen hinweg unterstützt.

Fortschrittliches Power Management:

Mit PowerGearing für MIPS bietet der I6400 ein fortschrittliches Power Management. Dabei wird für jeden Core ein dedizierter Takt- und Spannungspegel in einem heterogenen Cluster bereitgestellt, während die Kohärenz über die CPUs erhalten bleibt. Cores im Sleep-Modus werden nur dann aktiviert, wenn sie auch benötigt werden.

Effiziente FPU:

Die Hardware-Fließkommaeinheit (FPU; Floating Point Unit) im I6400 unterstützt Funktionen mit einfacher und doppelter Genauigkeit, die für die universelle Datenverarbeitung und für eine verbesserte Verarbeitung in Steuerungssystemen relevant ist.

128-Bit-SIMD:

Der I6400 unterstützt 128-Bit-SIMD, was hohe Performance und hohen Durchsatz in parallel ausführenden Anwendungen garantieren soll.

RISC-Philosophie

Die MIPS-SIMD-Architektur richtet sich nach einer echten RISC-Philosophie, bei der die definierten Befehle innerhalb von Hochsprachen wie C oder OpenCL für die schnelle und einfache Code-Entwicklung als auch für bestehenden Code unterstützt werden. SIMD im I6400 unterstützt Integer- (8, 16, 32 und 64 Bit) sowie Fließkomma- (32, 64 Bit) Datentypen, was für Anwendungen wie Audio, Video, Bildverarbeitung und andere rechenintensive Fälle äußerst effizient ist.

Verfügbarkeit und Gründe für den Einsatz

Imagination arbeitet bereits mit mehreren großen I6400-Lizenzpartnern zusammen. Die generelle Verfügbarkeit ist für Dezember 2014 vorgesehen. Weitere Informationen unter info@imgtec.com.

Tony King-Smith, Executive Vice President Marketing bei Imagination, erklärt dazu: „Das ist der MIPS Warrior Core, auf den viele bereits gewartet haben. Da sich die Branche in Richtung Unabhängigkeit des Befehlssatzes bewegt, können Kunden nun eine CPU auf Basis ihrer technischen Überlegenheit wählen. Der I6400 ist effizienter, flexibler und skalierbarer als andere Cores, und seine Funktionsvielfalt macht ihn für zahlreiche Anwendungen der nächsten Generation tauglich, einschließlich Smartphones und Tablets.“

Jim McGregor, Gründer und Principal Analyst von Tirias Research, fügt hinzu: „Um die laufende Weiterentwicklung vom IoT über mobile Geräte bis hin zu Netzwerken und Massenspeicher zu adressieren, müssen Unternehmen skalierbare Plattformen wählen, die ihre Designs zukunftssicher machen. Mit 64-Bit, Multi-Threading und Multicore/Multi-Cluster-Support ist der I6400 eine flexible, stromsparende Prozessor-Architektur, die sich in verschiedenen Anwendungen einsetzen lässt.“

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