Mobile Prozessoren

System on a Chip (SoC) - Prozessoren für unterwegs

Smartphone-Prozessoren werden immer schneller und dabei immer sparsamer. Wir zeigen Ihnen die verschiedenen Architekturen die sich hinter ARM, Intel Atom und Co. verbergen.
Von Melanie Spies
AAA
Teilen (4)

Wenn es um Geschwin­digkeit und Leistung von Smart­phones oder Tablets geht, spricht man oft vom "Prozessor" oder von "der CPU". Ganz so simpel ist es streng­genommen jedoch nicht. Statt einfacher Pro­zessoren stecken in modernen Mobil­geräten ganze Systeme, soge­nannte Systems on a Chip (SoC), die sehr viel komplexer sind als ein einzelner Pro­zessor. Aber was genau steckt in einem SoC?

Moderne Smart­phones und Tablets sind im Wesent­lichen kleine Computer. Um so viel­fältige Funktionen wie Apps, WLAN, Videos, Musik und Spiele auch auf dem Handy nutzen zu können, benötigen die kleinen Alltags­begleiter ganz ähnliche Kompo­nenten wie ihre Desktop-Pendants, das heißt CPU, Arbeits­speicher, Grafik­karte etc. - und das alles auf sehr viel weniger Raum. Denn die Geräte sind nicht nur kleiner, sie benö­tigen auch einen möglichst aus­dauernden - und daher großen - Akku. SoCs leisten genau dies: die wichtigsten System-Kompo­nenten ver­eint auf einem kleinen Chip.

Was steckt in einem SoC? Die Komponenten im Überblick

SoC von Qualcomm zwischen Daumen und Zeigefinger gehaltenGerade einmal so groß wie ein Fingernagel: Ein SoC von Qualcomm Um besser zu verstehen, wie ein SoC funk­tio­niert, hilft ein Blick auf die wichtigsten Komponenten. Beachten Sie aber, dass nicht alle der fol­genden Teile auch in allen SoCs vor­kommen. Die Welt der Ein-Chip-Systeme ist viel­fältig und umfasst zahl­reiche ver­schiedene Her­steller und Ent­wickler mit unter­schied­lichen Produkt­paletten. Im Folgenden werden daher nur einige der wichtigsten Kompo­nenten genannt:

  • Die CPU
    CPU steht für Central Processing Unit und bezeich­net den Haupt­prozes­sor. Dieser kann einen oder mehrere Kerne bein­halten und steuert alle wichtigen Geräte-Funktionen. Auch Mehr­prozes­sor­systeme sind möglich.
  • Weitere Prozessoren
    Um die CPU zu entlasten, ent­halten viele SoCs weitere Pro­zes­soren, auf die sich einzelne Befehle und Rechen­vorgänge aus­lagern lassen.
  • Die GPU
    Der Grafikprozessor (englisch: Graphics Processing Unit) ermög­licht zum Bei­spiel die Anzeige komplexer 3D-Spiele auf dem Tablet oder Smart­phone. Wie bei CPUs auch gibt es viele ver­schiedene GPU-Architek­turen.
  • Speicher
    Wie ein Computer benötigen auch Smart­phones und Tablets einen Speicher, um Programme auszu­führen (Programm­speicher) und Dateien ablegen und bearbeiten zu können (Daten­speicher).
  • Modem
    Manche SoCs verfügen über ein Modem, so zum Bei­spiel der Snap­dragon S4 von Qualcomm mit einge­bautem LTE-Modem. Auch integrierte Kompo­nenten für WiFi oder Blue­tooth sind möglich.

CPU-Architektur: ARM vs. Intel x86

Ein-Chip-Systeme
mit ARM-Architektur
Die meisten Smart­phone- und Tablet-CPUs basieren auf der soge­nannten ARM-Archi­tektur, ein besonders strom­sparendes Prozessor-Design, das Anfang der achtziger Jahre von der britischen Computer­firma Acorn vor­ge­stellt und seitdem stetig weiter­entwickelt wurde. ARM selbst stellt keine Chips her, sondern verkauft ledig­lich Lizen­zen an Her­stel­ler, die diese dann für die Ent­wick­lung eigener Chips nutzen. Zu den Kunden der Briten zählen so namhafte Firmen wie Apple, IBM oder Samsung. Eine Über­sicht über die verschie­denen ARM-Modelle finden Sie in unserem Rat­geber zur ARM-Pro­zes­sor-Archi­tektur.

Ein-Chip-System
mit x86-Architektur
Die x86-Architektur ist nach Intels 8086-Pro­zesso­ren-Reihe benannt, die bereits 1978 einge­führt wurde. Da die nach­folgenden Bau­reihen eben­falls auf "86" endeten, wurde x86 zur Bezeich­nung für eine ganze Pro­zesso­ren-Fami­lie, die übri­gens nicht nur von Intel, sondern auch von anderen Her­stellern wie AMD ent­wickelt wird. x86-CPUs saugen mehr Strom als ARM-Pro­zes­soren und sind daher vor allem im Desktop-PC-Bereich zu finden, wo Intel seit langem Markt­führer ist. Im mobilen Sektor sieht es anders aus. Die bisher einzige auf x86-Archi­tektur basierende SoC-Reihe ist Intels Atom-Platt­form, die zum Bei­spiel im Asus Zen­Fone 4 verbaut ist.

System-Performance: Es kommt auch auf die Software an

OMAP System on a ChipHochkomplex: Ein OMAP-SoC von Texas Instruments als Diagramm Wie wir gesehen haben, ist nicht allein die CPU aus­schlag­gebend für Leis­tung und Geschwin­digkeit, sondern das SoC als Ganzes. SoCs sind weit mehr als nur der Haupt­prozes­sor. Neben ihm spielen auch unzäh­lige Sub-Pro­zessoren eine wichtige Rolle für die Gesamt-Perfor­mance des Systems: Grafik- und Audio-Pro­zesso­ren, Ver- und Ent­schlüs­selungs­ein­hei­ten, gene­relle Hard­ware-Be­schleu­niger - sie alle ent­lasten die CPU und ermög­lichen eine schnellere Gesamt-Leistung.

Was neben den Hard­ware-Spezi­fika­tionen nicht ver­gessen werden darf: Für die reale Per­for­mance spielt immer auch die Soft­ware eine ent­scheidende Rolle. Bei den angege­benen Zahlen handelt es sich um theore­tische Maximal-Werte, die nur bei perfekter Aus­führung der Soft­ware erreicht werden können. Auch das leis­tungs­stärkste SoC nützt also wenig, wenn die Soft­ware nicht mit­spielt.

Teilen (4)

Meldungen zu SoC

1 2 3 412 letzte