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07.10.2010 PC-Welt*

Smartphone-Prozessoren - alle Daten, alle Fakten

Welche Prozessoren gibt es für Smartphones, wie unterscheiden sie sich, was sind ihre Vor- und Nachteile? Wir erklären die Details.

Als der Begriff „Pocket-PC“ geschaffen wurde, sollte damit nicht nur eine neue Ära mobiler Endgeräte eingeläutet werden, sondern auch gleichzeitig signalisiert werden, dass in jeder Tasche ein kompletter PC steckt. Diese Vision ist dank rechenstarker Prozessoren, die in den aktuellen Smartphones ihre Arbeit verrichten, ein gutes Stück mehr Wirklichkeit geworden. Nicht selten werden die Mobile-CPUs mit 1 GHz betrieben, was aus dem einfachen Handy eine leistungsfähige Rechenmaschine mit Telefonfunktion macht. Wir haben uns die derzeit verfügbaren Prozessoren angesehen, nennen Vorzüge und Nachteile und zeigen auch, welche CPUs in den aktuellen Smartphones werkeln.

Zunächst einmal muss festgestellt werden, dass nahezu alle mobilen Prozessoren für Smartphones und Co. eine gemeinsame Basis haben: den so genannten ARM-Prozessor (Advanced RISC Machine) des Herstellers ARM Limited. Dieser 32-Bit-RISC-Prozessor sorgt in 90 Prozent aller Handys und Smartphones für die zuverlässige und zügige Verarbeitung der anfallenden Daten (Stand: 2009). RISC steht übrigens für Reduced Instruction Set Computer und ist dank seiner reduzierten Befehlssätze und geringen Leistungsaufnahme ein optimaler Rechenbaustein für Smartphones und vergleichbare Geräte. ARM-Prozessoren werden von Herstellern wie Texas Instruments, Qualcomm, Samsung, Marvell, Freescale, Apple und anderen Herstellern lizensiert, die ihrerseits ARM-basierte Prozessoren auf den Markt bringen, die sich dann in zahlreichen Smartphones und Handys wiederfinden.

Betrachtet man die aktuell verbauten Smartphone-Prozessoren, gibt es große Unterschiede in Sachen Leistung und mögliche Ausstattungsmerkmale. So setzt Nokia beispielsweise bei seinen Einsteigermodellen (N97, C6, E75) auf den eher lahmen Freescale-Prozessor MXC300-30, der sich mit bis zu 532 Megahertz takten lässt und auf der ARMv6-Architektur basiert. Der MXC300-30 unterstützt nicht den aktuellen WLAN-Standard IEEE 802.11n, beherrscht nur A-GPS und ist lediglich für Triband-Handys geeignet. Dafür beherrscht der Chipsatz den mobilen Fernsehstandard DVB-H. Seine Stärken spielt der Freescale-Chip in Sachen längere Akkulaufzeiten aus.

MOBILE MITTELKLASSE Im Mittelklassebereich tummeln sich diverse Mobile-Chips, wie sie beispielsweise von HTC oder RIM eingesetzt werden. So steckt in den Modellen HTC Touch Diamond, Touch Pro und Touch HD der Qualcomm-Chip MSM7201A, der sich mit maximal 528 Megahertz takten lässt, auf der ARMv6-Architektur basiert und bereits in der 65-Nanometer-Technik gefertigt wird. Ganz ähnlich verhält es sich mit dem Marvell PXA930, der beispielsweise im Blackberry Storm 2 seine Dienste verrichtet. Die Taktung kann hierbei maximal 800 Megahertz betragen.

In einer anderen Liga spielt Texas Instruments, die sich mit ihren OMAP-Prozessoren (Open Multimedia Application Platform) auf höherwertige und leistungsfähigere Endgeräte spezialisiert haben. OMAP-Chipsätze existieren derzeit in vier Ausprägungen, von OMAP1 bis OMAP4. Allerdings ist OMAP4 noch Zukunftsmusik: Es wird stattdessen der ARM-Cortex-A9-Dualcore-Prozessor eingesetzt sowie die GPU PowerVR SGX 540. OMAP1-Chips kommen wie im Falle von Freescale in den Low-End-Geräten von Nokia zum Einsatz (N70/80/90), aber auch in den Nokia-Modellen N93 und N95, die auf die zweite Generation OMAP2 setzen.

Die derzeitige High-End-Klasse von Texas Instruments, OMAP3, kann zwar mit den schnellsten Mobil-CPUs meist nicht ganz mithalten, bietet allerdings eine Reihe bemerkenswerter Features. So wird der OMAP 3430 mit bis zu 600 Megahertz getaktet, was eine gute Mixtur aus Leistungsaufnahme und Rechenleistung darstellt. Der TI-Chip kommt beispielsweise im Milestone von Motorola, im Omnia HD von Samsung, im Palm Pre und im Nokia N900 zum Einsatz. Diese Smartphones zeigen auch, wohin es geht: Dank der integrierten GPU PowerVR SGX 530 sind sogar leistungshungrige Spiele möglich, die OpenGL ES 2.0 erfordern. Aber auch integrierte 12-Megapixel-Kameras sind dank OMAP 3430 möglich sowie USB- und TV-out-Support. Das kommt der Vision des Pocket-PCs schon ziemlich nahe.

DIE LEISTUNGSSTÄRKSTEN SMARTPHONE-PROZESSOREN Um den Posten des leistungsfähigsten Smartphone-Prozessors bewerben sich derzeit drei Modelle: Snapdragon QSD8250 von Qualcomm, A4 von Samsung/Apple und der OMAP 3630 von Texas Instruments. Alle drei belegen sehr eindrucksvoll ihre Leistungsfähigkeit in den High-End-Smartphones von HTC (HD2 mit QSD8250), Apple (iPhone 4) und Motorola (Droid X mit OMAP 3630). Dabei setzen alle drei Chips auf die derzeit leistungsstärkste Architektur, ARMv7, und alle drei werden mit sehr schnellen 1000 Megahertz getaktet, was einerseits eine sehr flotte Ausführung von Anwendungen und die reaktionsschnelle Bedienung der Multitouch-Displays ermöglicht, andererseits aber auch für recht kurze Akkulaufzeiten sorgt.

Zudem glänzen alle drei Chips mit sehr flüssigen 3D-Darstellungen, was an den integrierten Grafikeinheiten liegt. Diese unterstützen OpenGL ES 2.0, können HD-Videos in Hardware encodieren und ermöglichen Handykameras mit bis zu 12 Megapixel. Zudem werden alle drei CPU-Chips mit der 65- oder gar 45-Nanometer-Technik gefertigt – das sorgt für geringere Stromaufnahmen und damit für längere Akkulaufzeiten. Zudem lassen sich die Prozessoren günstiger fertigen, was sich positiv auf die Smartphone-Preise niederschlägt.

AKTUELLE ARM-GENERATIONEN IM VERGLEICH Betrachtet man die aktuellen Smartphone-Prozessoren, kommen vor allem zwei ARM-Generationen zum Einsatz: ARMv6 und ARMv7. Im Falle von ARMv6 handelt es sich um die ARM11-CPU-Familie, ARMv7 hingegen basiert auf der Cortex-Serie. ARMv6 zeichnet sich unter anderem durch eine achtstufige Pipeline aus, direkt ausführbaren SIMD-Befehlen, Jazelle für beschleunigte Java-Apps und einen variablen Cache. Mit ARMv6 können bis zu 740 MIPS erreicht werden. ARMv7 auf Cortex-A8-Basis hingegen bietet die Möglichkeit, unterschiedlich große L1- und L2-Caches zu definieren, eine 13-stufige Pipeline zu implementieren und bis zu 2000 MIPS zu erreichen.

Prozessoren für Smartphones im Überblick:

Apple iPhone 4: A4 Google Nexus One: Snapdragon QSD8250 HTC Touch Diamond, Touch Pro,Touch HD: Qualcomm MSM7201A HTC Desire: Snapdragon MSM7230 HTC HD2: Snapdragon QSD8250 Motorola Milestone X720: TI OMAP 3430 Motorola Droid X: TI OMAP 3630 Nokia N97, C6, N97 mini, E75: Freescale MXC300-30 Nokia N70, N80 und N90: TI OMAP 1710 Nokia N93, N95: TI OMAP 2420 Nokia N900: TI OMAP 3430 Palm Pre: TI OMAP 3430 RIM BlackBerry Storm 2: Marvell PXA930 Samsung Wave: A4 Samsung Omnia HD (i8910): TI OMAP 3430 Sony Ericsson Xperia X1: Qualcomm MSM7201A Toshiba TG01: Snapdragon QSD8250

* Der Artikel stammt von der deutschen PC-Welt.

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