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News des 5. Januar 2011

Lange war ein solcher Schritt erwartet, nun hat ihn nVidia getan: Wie der Grafikchip-Entwickler bekanntgab, arbeitet man unter dem Projektnamen "Project Denver" an einem PC-Prozessor auf ARM-Basis, welcher es nVidia eines Tages ermöglichen soll (eine Terminstellung wurde nicht genannt), als vollwertiger CPU-Anbieter in direkter Konkurrenz zu AMD und Intel aufzutreten. Im Gegensatz zu bisherigen ARM-Designs, welche im PC-Bereich ausschließlich in Mobile-Kleinstgeräte gegangen sind, will nVidia hierbei einen Prozessor entwickeln, welcher in normalen PCs, Servern und bis hin zum Supercomputer-Bereich Anwendung finden soll. Passend hierzu kommt die Meldung, wonach Microsoft sein kommendes Windows 8 auch für ARM-Architekturen anbieten wird – und zwar anscheinend keine Spezialversion, sondern das ganz reguläre Desktop-Betriebssystem.

Damit ist eine von drei großen Hürden für dieses nVidia-Vorhaben schon genommen – und zwar sogar die grundsätzlichste Hürde, denn ohne Support des weltweit klar dominierenden Betriebssystems gibt es keinerlei Marktchancen im PC-Bereich. Eine andere Hürde ist der weitere Software-Support, wo alle Anwendungssoftware natürlich auch auf ARM umgestellt werden muß – was in dem Sinne angesichts des überaus reichhaltigen Softwareangebots für x86-Prozessoren gar nicht möglich ist. Allerdings braucht der Normalanwender auch nicht wirklich die hunderttausenden zur Verfügung stehenden x86-Programme – für einen Markteinstieg reicht es aus, wenn die populärste Software vorhanden ist und wenn für vielfältige Nischenbedürfnisse wenigstens jeweils eine Anwendung zur Verfügung stehen (und nicht wie bei Windows x86 gleich dutzende bis hunderte). Dies ist – auf ein paar Jahre ausgelegt – eine erreichbare Zielsetzung, vor allem da Microsoft angekündigt hat, selbst sein Office auf ARM nativ laufen zu lassen.

Bleibt letztlich als dritte Hürde eine übrig, über welche nVidia nur selber springen kann: Die ARM-Architektur so aufzubohren, daß man mit der Performance von x86-Prozessoren halbwegs mithalten kann. Bisher ist ARM schließlich nur in Bereichen zum Einsatz gekommen, wo der Leistungsbedarf um ganze Dimensionen geringer ausfällt als bei PC-Prozessoren. Sicherlich sagt eine grobe Hochrechnung der jetzigen Situation aus, daß bei den aktuell im PC-Bereich sehr geringen Leistungsbedarf-Steigerungen und ARMs schnellem Leistungsgewinn mit jedem neuen ARM-Prozessor die ARM-Architektur irgendwann einmal ausreichend für den PC-Leistungsbedarf sein muß – nur kann keiner sagen, ob diese beiden Kurven schon in den nächsten Jahren zusammentreffen werden bzw. wie lange dies halt dauern wird.

Denn aus heutiger Sicht ist ARM noch deutlich weg von der Performance selbst von x86-Einsteigerprozessoren. Allerdings scheint nVidia sowieso einen etwas anderen Weg gehen zu wollen als die Konzentration auf eine sehr hohe CPU-Leistung: Man will mit dem "Project Denver" dem Grafikchip viel mehr der alltäglichen Rechenarbeit aufbürden und dementsprechend dieselbe Gesamtleistung auch mit einer schwächeren CPU erbringen. Hier spielt natürlich mit hinein, daß nVidia erstens deutlich mehr Erfahrung im Grafikchip-Design hat und zum anderen, daß man mit einem solchen Schritt die Bedeutung des eigenen Hauptprodukts "Grafikchip" anhebt – während AMD und Intel mit ihren integrierten Grafikchips denselben eher abwerten, wenn dieser zu einer CPU kostenlos obendraufgelegt wird.

Alles in allem erwartet uns hier – auch vom ganz neutralen Standpunkt aus betrachtet – ein hochinteressantes Thema der nächsten Jahre, denn es wäre natürlich wirklich spannend, einen neuen CPU-Hersteller und auch die Unterstützung einer von x86 abweichenden CPU-Technologie durch Windows zu erleben. Sollten sich zudem die ARM-Prozessoren von nVidia wirklich durchsetzen, würde dies natürlich auch anderen ARM-Lizenznehmern die Möglichkeit eröffnen, mit eigenen Prozessoren im Markt der Windows-PCs mitzumischen. Im Sinne dessen, daß der Computermarkt in den letzten Jahren eher eine Konzentration auf wenige und manchmal auch nur eine einzige dominierende Technologie gesehen hat, kann dies eigentlich nur gut sein. Einfach wird der Weg für nVidia allerdings nicht, in unserer entsprechenden Foren-Diskussion finden sich reichlich Stimmen, die auf die großen zu überwindenen Schwierigkeiten hinweisen.

Wie der Speicherchip-Hersteller Samsung bekanntgegeben hat, konnte man das erste DDR4-Speichermodul festigstellen. Leider gibt die diesbezügliche Pressemitteilung nur eher hochtechnische Daten wie Transferraten an, mit welchem man im PC-Bereich üblicherweise nicht rechnet – und natürlich hat ein Großteil der "Fachpresse" dies einfach so übernommen und verwirrt mit diesen Angaben ihre Leser mehr als das man zu einem Informationsgewinn beitragen würde (sorry, muß mal so gesagt werden). Dabei ist das zugrundeliegende System ziemlich einfach: Die Speicherchip-Industrie gibt gern nur Daten zum Können der einzelnen Speicherchips heraus, in diesem Fall redet man also von der Transferrate eines DDR4-Speicherchips von 2133 Megabit/Sekunde – und zwar pro Pin.

Diese eher ungewöhnliche Angabeform ermöglicht es der Speicherindustrie, unabhängig vom letztlich verwendeten Speicherinterface zu operieren, weil dieses schließlich je nach Anwendungszweck sehr unterschiedlich sein kann: In Industrieanwendungen kann eingebetteter Speicher auch nur 8bittig oder 16bittig angebunden sein, auf Grafikkarten sind dagegen Anbindungen von bis zu 512bittig möglich – und bei PC-Hauptspeicher sind 64bittige Anbindungen normal. Umgerechnet auf eben diesen Anwendungszweck von PC-Hauptspeicher bedeutet die Angabe von 2133 Megabit/Sekunde/Pin letztlich, daß dieser Speicher mit 1066 MHz DDR taktet und damit den Verkaufsnamen DDR4/2133 tragen dürfte. Ironischerweise ist damit im Fall von PC-Hauptspeicher die Angabe von 2133 Megabit/Sekunde Transferrate pro Pin auch gleichzusetzen mit der Marketing-Taktrate des Speichers von 2133 MHz.

Nachdem dieses geklärt ist, fällt dann aber auch auf, daß diese Taktrate nun nicht so besonders ist – sie wird von DDR3-Overclocker-Modulen schon des längerem erreicht und inzwischen sogar überboten. Zudem wird bei DDR4 wieder der Effekt hinzukommen, daß die gleiche Taktung etwas langsamer als DDR3 ist und man mindestens eine Taktstufe mehr benötigt, um dies wieder auszugleichen. DDR4/2133 kann also eigentlich niemanden hinter dem warmen Ofen hervorholen, die Performance dieses Speichers dürfte schon mit DDR3/1866 zu erreichen sein – und der ist nun nicht einmal besonders teuer. Wenn Samsung in seiner Presseerklärung im übrigen davon spricht, daß DDR3 nur Transferraten von 1,6 Megabit/Sekunde/Pin erreicht (womit letztlich DDR3/1600 gemeint ist), dann bezieht sich dies natürlich aussschließlich auf JEDEC-offizielle Taktfrequenzen – und da ist in der Tat derzeit bei DDR3/1600 Schluß.

  DDR1 DDR2 DDR3 DDR4
offizielle Taktfrequenzen 100 – 200 MHz (DDR200 – DDR400) 200 – 533 MHz (DDR2/400 – DDR2/1066) 400 – 800 MHz (DDR3/800 – DDR3/1600) 1066 – 2133 MHz (DDR4/2133 – DDR4/4266)
Taktfrequenzen Overclocker-Module bis zu 350 MHz (DDR700) bis zu 625 MHz (DDR2/1250) derzeit bis zu 1250 MHz (DDR3/2500) unbekannt
"Prefetch" 2 4 8 16
Takt-Verhältnis I/O-Einheiten zu Speicherzellen 1:1 1:2 1:4 1:8
Takt der Speicherzellen 200 MHz bei DDR400 200 MHz bei DDR2/800
266 MHz bei DDR2/1066
200 MHz bei DDR3/1600
266 MHz bei DDR3/2133
200 MHz bei DDR4/3200
266 MHz bei DDR4/4266
nominelle Speicherspannung 2.5V ± 0.2V 1.8V ± 0.1V 1.5V ± 0.075V
(DDR3L: 1.35V)
1.2V
Bandbreite einiger Speichersorten (DualChannel) 6 GB/sec bei DDR400 8 GB/sec bei DDR2/533
10 GB/sec bei DDR2/667
12 GB/sec bei DDR2/800
16 GB/sec bei DDR2/1066
16 GB/sec bei DDR3/1066
20 GB/sec bei DDR3/1333
24 GB/sec bei DDR3/1600
28 GB/sec bei DDR3/1866
32 GB/sec bei DDR3/2133
32 GB/sec bei DDR4/2133
48 GB/sec bei DDR4/3200
64 GB/sec bei DDR4/4266

Allerdings spricht eine frühere DDR3/DDR4-Roadmap davon, daß die JEDEC durchaus noch DDR3/1866 und eventuell DDR3/2133 offiziell spezifizieren könnte – herstellbar dürfte dieser Speicher in jedem Fall sein. DDR4 hat dagegen in erster Linie das Problem, daß es derzeit noch keine offiziell verabschiedete JEDEC-Spezifikation von DDR4 gibt und diese erst innerhalb diesen Jahres finalisiert werden soll. Erst danach werden die CPU-Bauer daran gehen, ein DDR4-Speicherinterface für zukünftige Prozessorendesigns zu entwickeln – im besten Fall sehen wir also erste DDR4-unterstützende Prozessoren im Jahr 2012, möglicherweise aber auch erst später. Gerade deswegen existiert ja der Verdacht, für den länger als geplant lauenden Übergang zu DDR4 würde die JEDEC auf Druck der Speicherchiphersteller auch noch höhere DDR3-Taktraten offiziell spezifizieren. So oder so ist derzeit DDR4 als deutliche Zukunftstechnologie zu sehen, welche in absehbarer Zeit keinen Einfluß haben wird – mindestens für die nächsten zwei Jahre wird DDR3 das Maß aller Dinge bleiben.

Lange war ein solcher Schritt erwartet, nun hat ihn nVidia getan: Wie der Grafikchip-Entwickler bekanntgab, arbeitet man unter dem Projektnamen "Project Denver" an einem PC-Prozessor auf ARM-Basis, welcher es nVidia eines Tages ermöglichen soll (eine Terminstellung wurde nicht genannt), als vollwertiger CPU-Anbieter in direkter Konkurrenz zu AMD und Intel aufzutreten. Im Gegensatz zu bisherigen ARM-Designs, welche im PC-Bereich ausschließlich in Mobile-Kleinstgeräte gegangen sind, will nVidia hierbei einen Prozessor entwickeln, welcher in normalen PCs, Servern und bis hin zum Supercomputer-Bereich Anwendung finden soll. Passend hierzu kommt die Meldung, wonach Microsoft sein kommendes Windows 8 auch für ARM-Architekturen anbieten wird - und zwar anscheinend keine Spezialversion, sondern das ganz reguläre Desktop-Betriebssystem.

Damit ist eine von drei großen Hürden für dieses nVidia-Vorhaben schon genommen - und zwar sogar die grundsätzlichste Hürde, denn ohne Support des weltweit klar dominierenden Betriebssystems gibt es keinerlei Marktchancen im PC-Bereich. Eine andere Hürde ist der weitere Software-Support, wo alle Anwendungssoftware natürlich auch auf ARM umgestellt werden muß - was in dem Sinne angesichts des überaus reichhaltigen Softwareangebots für x86-Prozessoren gar nicht möglich ist. Allerdings braucht der Normalanwender auch nicht wirklich die hunderttausenden zur Verfügung stehenden x86-Programme - für einen Markteinstieg reicht es aus, wenn die populärste Software vorhanden ist und wenn für vielfältige Nischenbedürfnisse wenigstens jeweils eine Anwendung zur Verfügung stehen (und nicht wie bei Windows x86 gleich dutzende bis hunderte). Dies ist - auf ein paar Jahre ausgelegt - eine erreichbare Zielsetzung, vor allem da Microsoft angekündigt hat, selbst sein Office auf ARM nativ laufen zu lassen.

Bleibt letztlich als dritte Hürde eine übrig, über welche nVidia nur selber springen kann: Die ARM-Architektur so aufzubohren, daß man mit der Performance von x86-Prozessoren halbwegs mithalten kann. Bisher ist ARM schließlich nur in Bereichen zum Einsatz gekommen, wo der Leistungsbedarf um ganze Dimensionen geringer ausfällt als bei PC-Prozessoren. Sicherlich sagt eine grobe Hochrechnung der jetzigen Situation aus, daß bei den aktuell im PC-Bereich sehr geringen Leistungsbedarf-Steigerungen und ARMs schnellem Leistungsgewinn mit jedem neuen ARM-Prozessor die ARM-Architektur irgendwann einmal ausreichend für den PC-Leistungsbedarf sein muß - nur kann keiner sagen, ob diese beiden Kurven schon in den nächsten Jahren zusammentreffen werden bzw. wie lange dies halt dauern wird.

Denn aus heutiger Sicht ist ARM noch deutlich weg von der Performance selbst von x86-Einsteigerprozessoren. Allerdings scheint nVidia sowieso einen etwas anderen Weg gehen zu wollen als die Konzentration auf eine sehr hohe CPU-Leistung: Man will mit dem "Project Denver" dem Grafikchip viel mehr der alltäglichen Rechenarbeit aufbürden und dementsprechend dieselbe Gesamtleistung auch mit einer schwächeren CPU erbringen. Hier spielt natürlich mit hinein, daß nVidia erstens deutlich mehr Erfahrung im Grafikchip-Design hat und zum anderen, daß man mit einem solchen Schritt die Bedeutung des eigenen Hauptprodukts "Grafikchip" anhebt - während AMD und Intel mit ihren integrierten Grafikchips denselben eher abwerten, wenn dieser zu einer CPU kostenlos obendraufgelegt wird.

Alles in allem erwartet uns hier - auch vom ganz neutralen Standpunkt aus betrachtet - ein hochinteressantes Thema der nächsten Jahre, denn es wäre natürlich wirklich spannend, einen neuen CPU-Hersteller und auch die Unterstützung einer von x86 abweichenden CPU-Technologie durch Windows zu erleben. Sollten sich zudem die ARM-Prozessoren von nVidia wirklich durchsetzen, würde dies natürlich auch anderen ARM-Lizenznehmern die Möglichkeit eröffnen, mit eigenen Prozessoren im Markt der Windows-PCs mitzumischen. Im Sinne dessen, daß der Computermarkt in den letzten Jahren eher eine Konzentration auf wenige und manchmal auch nur eine einzige dominierende Technologie gesehen hat, kann dies eigentlich nur gut sein. Einfach wird der Weg für nVidia allerdings nicht, in unserer entsprechenden Foren-Diskussion finden sich reichlich Stimmen, die auf die großen zu überwindenen Schwierigkeiten hinweisen.

Wie der Speicherchip-Hersteller Samsung bekanntgegeben hat, konnte man das erste DDR4-Speichermodul festigstellen. Leider gibt die diesbezügliche Pressemitteilung nur eher hochtechnische Daten wie Transferraten an, mit welchem man im PC-Bereich üblicherweise nicht rechnet - und natürlich hat ein Großteil der "Fachpresse" dies einfach so übernommen und verwirrt mit diesen Angaben ihre Leser mehr als das man zu einem Informationsgewinn beitragen würde (sorry, muß mal so gesagt werden). Dabei ist das zugrundeliegende System ziemlich einfach: Die Speicherchip-Industrie gibt gern nur Daten zum Können der einzelnen Speicherchips heraus, in diesem Fall redet man also von der Transferrate eines DDR4-Speicherchips von 2133 Megabit/Sekunde - und zwar pro Pin.

Diese eher ungewöhnliche Angabeform ermöglicht es der Speicherindustrie, unabhängig vom letztlich verwendeten Speicherinterface zu operieren, weil dieses schließlich je nach Anwendungszweck sehr unterschiedlich sein kann: In Industrieanwendungen kann eingebetteter Speicher auch nur 8bittig oder 16bittig angebunden sein, auf Grafikkarten sind dagegen Anbindungen von bis zu 512bittig möglich - und bei PC-Hauptspeicher sind 64bittige Anbindungen normal. Umgerechnet auf eben diesen Anwendungszweck von PC-Hauptspeicher bedeutet die Angabe von 2133 Megabit/Sekunde/Pin letztlich, daß dieser Speicher mit 1066 MHz DDR taktet und damit den Verkaufsnamen DDR4/2133 tragen dürfte. Ironischerweise ist damit im Fall von PC-Hauptspeicher die Angabe von 2133 Megabit/Sekunde Transferrate pro Pin auch gleichzusetzen mit der Marketing-Taktrate des Speichers von 2133 MHz.

Nachdem dieses geklärt ist, fällt dann aber auch auf, daß diese Taktrate nun nicht so besonders ist - sie wird von DDR3-Overclocker-Modulen schon des längerem erreicht und inzwischen sogar überboten. Zudem wird bei DDR4 wieder der Effekt hinzukommen, daß die gleiche Taktung etwas langsamer als DDR3 ist und man mindestens eine Taktstufe mehr benötigt, um dies wieder auszugleichen. DDR4/2133 kann also eigentlich niemanden hinter dem warmen Ofen hervorholen, die Performance dieses Speichers dürfte schon mit DDR3/1866 zu erreichen sein - und der ist nun nicht einmal besonders teuer. Wenn Samsung in seiner Presseerklärung im übrigen davon spricht, daß DDR3 nur Transferraten von 1,6 Megabit/Sekunde/Pin erreicht (womit letztlich DDR3/1600 gemeint ist), dann bezieht sich dies natürlich aussschließlich auf JEDEC-offizielle Taktfrequenzen - und da ist in der Tat derzeit bei DDR3/1600 Schluß.




 
DDR1
DDR2
DDR3
DDR4




offizielle Taktfrequenzen
100 – 200 MHz (DDR200 – DDR400)
200 – 533 MHz (DDR2/400 – DDR2/1066)
400 – 800 MHz (DDR3/800 – DDR3/1600)
1066 – 2133 MHz (DDR4/2133 – DDR4/4266)


Taktfrequenzen Overclocker-Module
bis zu 350 MHz (DDR700)
bis zu 625 MHz (DDR2/1250)
derzeit bis zu 1250 MHz (DDR3/2500)
unbekannt


"Prefetch"
2
4
8
16


Takt-Verhältnis I/O-Einheiten zu Speicherzellen
1:1
1:2
1:4
1:8


Takt der Speicherzellen
200 MHz bei DDR400
200 MHz bei DDR2/800
266 MHz bei DDR2/1066
200 MHz bei DDR3/1600
266 MHz bei DDR3/2133
200 MHz bei DDR4/3200
266 MHz bei DDR4/4266


nominelle Speicherspannung
2.5V ± 0.2V
1.8V ± 0.1V
1.5V ± 0.075V
(DDR3L: 1.35V)
1.2V


Bandbreite einiger Speichersorten (DualChannel)
6 GB/sec bei DDR400
8 GB/sec bei DDR2/533
10 GB/sec bei DDR2/667
12 GB/sec bei DDR2/800
16 GB/sec bei DDR2/1066
16 GB/sec bei DDR3/1066
20 GB/sec bei DDR3/1333
24 GB/sec bei DDR3/1600
28 GB/sec bei DDR3/1866
32 GB/sec bei DDR3/2133

32 GB/sec bei DDR4/2133
48 GB/sec bei DDR4/3200
64 GB/sec bei DDR4/4266




Allerdings spricht eine frühere DDR3/DDR4-Roadmap davon, daß die JEDEC durchaus noch DDR3/1866 und eventuell DDR3/2133 offiziell spezifizieren könnte - herstellbar dürfte dieser Speicher in jedem Fall sein. DDR4 hat dagegen in erster Linie das Problem, daß es derzeit noch keine offiziell verabschiedete JEDEC-Spezifikation von DDR4 gibt und diese erst innerhalb diesen Jahres finalisiert werden soll. Erst danach werden die CPU-Bauer daran gehen, ein DDR4-Speicherinterface für zukünftige Prozessorendesigns zu entwickeln - im besten Fall sehen wir also erste DDR4-unterstützende Prozessoren im Jahr 2012, möglicherweise aber auch erst später. Gerade deswegen existiert ja der Verdacht, für den länger als geplant lauenden Übergang zu DDR4 würde die JEDEC auf Druck der Speicherchiphersteller auch noch höhere DDR3-Taktraten offiziell spezifizieren. So oder so ist derzeit DDR4 als deutliche Zukunftstechnologie zu sehen, welche in absehbarer Zeit keinen Einfluß haben wird - mindestens für die nächsten zwei Jahre wird DDR3 das Maß aller Dinge bleiben.