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Mit dem Cortex-R8 präsentiert ARM heute einen neuen Echtzeit-Prozessor. Um die Namensgebung noch einmal in Erinnerung zu rufen: Die Prozessoren oder SoCs bzw. deren Architekturen aus der A-Serie, wie sie in vielen Smartphones zum Einsatz kommen, führen ein "A" für Application im Namen - z.B. Cortex-A53. Für die mobileren Anwendungen sieht ARM die Cortex-M-Serie (für Mobile) vor und alle Echtzeit-Anwendungen sollen sich auf Architekturen und Designs der Cortex-R-Serie (für Realtime) verlassen können. Neuster Vertreter ist dabei ist nun der Cortex-R8.
Dieser soll z.B. in SSD-Subsystemen zum Einsatz kommen und sich dort für Funktionen wie die ECC (Error Correction Code) eignen. ARM macht keine weiteren Details in welchen SSDs der Cortex-R8 bzw. das Design zum Einsatz kommen wird, man spricht aber von 1,4 Milliarden Speicherlösungen, die bereits auf der Cortex-R-Serie basieren. ARM spricht beim Einsatz des Cortex-R8 von einer um 300 Prozent höheren IOPS-Leistung und auch die Latenzen sollen in Worst-Case-Szenarien deutlich verkürzt werden. Dabei spielt eine möglichst schnelle Fehlererkennung per ECC sicherlich eine wesentliche Rolle und genau darauf konzentriert sich ARM mit dem Cortex-R8.
Für den Endkunden vermutlich weit wichtiger ist der Einsatz in Modem-Subsystemen. Hier hat man bereits 20 Milliarden Chips ausgeliefert. Innerhalb eines Modem-Prozessors kümmert sich die ARM-Architektur um die Koordinierung verschiedener Datenströme in Echtzeit, damit diese beispielsweise nicht immer wieder gesendet werden müssen. Eine Out-of-Order-Execution ist dazu essenziell und auch Bestandteile vieler anderer CPU-Architekturen. Die Verarbeitung von Daten aus einem Mobilfunkmodem sind extrem abhängig von einer Verarbeitung in Echtzeit oder mit möglichst geringer Verzögerung. Zudem müssen hier nicht ständig einige wenige, sondern in Wellen anfallende Datenmengen verbarbeitet werden, was wiederum das Out-of-Order-Design im Zusammenspiel mit einem coherenten Speicher notwendig macht. Ein In-Order-Design würde hier zu größeren Wartezeiten führen, was wiederum zu einem unnötig mehrfachen Austausch von Daten über das Modem führt. Die noch nicht umgesetzte VISC-Architektur soll hier Abhilfe schaffen können.
ARM Cortex-R8 für den Einsatz in Modem-Subsystemen
Noch einmal: Beim ARM Cortex-R8 handelt es sich nicht um ein Modem, sondern nur um eine Art Coprozessor für ein Modem. ARM bereitet sich und seine Partner mit dem neuen Design vor, welche für die kommenden Jahre erwartet werden. So wird derzeit bereits an LTE Advanced Pro gearbeitet. 2018 und 2019 sollen in schneller Folge die Wave 1 und Wave 2 von 5G folgen. Mit einer Auslieferung der ersten Endkunden-Hardware rechnet man jeweils zwei Jahre später.
Beim Cortex-R8 handelt es sich um eine CPU-Design, welches für 1 bis 4 Kerne vorgesehen ist. Diese basieren auf der ARMv7-Architektur und diese ist auf Berechnungen in 32 Bit beschränkt. Bis zu 2 MB an schnellem Cache können jedem CPU-Kern zur Verfügung gestellt werden. In diesen können für die Echtzeit-Berechnungen relevante Daten extrem schnell geschrieben und auch wieder aus ihm gelesen werden. Über die Möglichkeit 1 bis 4 Kerne zu verwenden sieht ARM auch bestimmte Stromsparmechanismen vor, die einzelne Kerne komplett abschalten lassen. Über verschiedene Interface-Optionen lässt sich das Cortex-R8-Design in das jeweils gewünschte Ökosystem anpassen. Zur Fertigung sagte ARM nur, dass diese sowohl in 28 nm als auch in 16 nm FinFET möglich sei.
Vom Cortex-R8 wird der Endkunde vermutlich recht wenig mitbekommen. Er ist dann ein Bestandteil eines LTE- oder 5G-Modems im Smartphone oder Tablet und verrichtet dort still und leise seinen Dienst. Mögliche Kunden für ein solches Design sind die Modemhersteller wie Qualcomm, Samsung und weitere. Huawei äußerte sich sogar schon konkret dazu:
"The ARM architecture is the trusted standard for real-time high-performance processing in modems,” said Daniel Diao, deputy general manager, Turing Processor Business Unit, Huawei. “As a leader in cellular technology, Huawei is already working on 5G solutions and we welcome the significant performance uplift the Cortex-R8 will deliver. We expect it to be widely deployed in any device where low latency and high performance communication is a critical success factor."