Apple A7

Der Apple A7 ist ein von dem US-amerikanischen Unternehmen Apple Inc. entwickelter und vom südkoreanischen Unternehmen Samsung Electronics gefertigtes System-on-a-Chip (SoC).^[1] Er kombiniert eine 64-Bit-Arm-CPU mit einem Grafikprozessor und Hauptspeicher und übernimmt zudem die Funktionen eines herkömmlichen PC-Chipsatzes. Er gehört zu den S5L SoCs.

Vorgänger des A7 war der Apple A6, Nachfolger der Apple A8.

Geschichte

Der A7 ist das erste SoC überhaupt, das auf einer 64-Bit-Arm-Architektur basiert.^[2] Er wurde am 10. September 2013 als Teil des iPhone 5s vorgestellt und wird in diesem Gerät vom Sensor-Koprozessor Apple M7 unterstützt.^[2] Der Hersteller verbaut den A7-Chip außerdem in seinen Geräten iPad Air sowie im iPad mini 2 und iPad mini 3.

Laut dem Halbleiterhersteller TSMC hat die Einführung des A7 zu einer beschleunigten Umstellung bei Arm-Prozessoren auf 64 Bit und in der Folge einem schnellen Wechsel auf kleinere Strukturbreiten von 28 und 20 Nanometer geführt.^[3]

Nach einem erstinstanzlichen US-Urteil sollte der A7-Chip Techniken enthalten, welche von einem Patent der Universität von Wisconsin geschützt sind. Daher verurteilte das US-Gericht Apple wegen Patentverletzung zunächst zur Zahlung von 506 Millionen Dollar Schadenersatz.^[4][5] Das Urteil wurde vom Berufungsgericht aufgehoben, der US Supreme Court bestätigte die Aufhebung.^[6]

Technik

Die im iPhone 5s und den beiden iPad mini verwendeten A7-SoC haben die Chipbezeichnungen S5L8960X. Sie enthalten jeweils zwei mit 1,3 GHz getaktete RISC-Prozessorkerne, die den 64-Bit-Armv8-Befehlssatz unterstützen und zum 32-Bit-Armv7- und ARMv6-Befehlssatz abwärtskompatibel sind. Die Mikroarchitektur unter der Bezeichnung Cyclone stellt eine Eigenentwicklung von Apple dar.^[7] Der A7 adressiert in beiden Geräten über einen 64 Bit breiten Adressbus jeweils 1024 MB SDRAM-Speicher (LPDDR3), der mit 1333 MHz getaktet ist. Neben dem Arbeitsspeicher und dem Prozessor befindet sich auf dem A7 ein GPU-Cluster des Typs Imagination PowerVR G6430 mit 4 Kernen,^[8] der Videos in HD-Auflösung codieren und decodieren kann und OpenGL ES 3.0 unterstützt. Darüber hinaus sind ein Speichercontroller für SATA-Peripherie und NAND-Flash-Speicher sowie ein eigenes Audiosubsystem integriert. Der A7 wird im 28-nm-High-K/Metal-Gate-Prozess von Samsung Electronics gefertigt.^[9]

Die im iPad Air verwendete Variante (Chipbezeichnung S5L8965X) arbeitet in einem metallischen Gehäuse mit einer Taktrate von 1,4 GHz^[10] und besitzt keinen eigenen RAM.

Mikroarchitektur

Die Prozessorkerne des Apple A7 wurden seitens Apple nicht direkt von ARM lizenziert, sondern mittels einer sogenannten ARM-Architekturlizenz, die u. a. auch der Chiphersteller Qualcomm für seine Snapdragon-SoCs nutzt, selbst unter der Bezeichnung Cyclone^[11] entwickelt. Da Apple selbst kaum technische Informationen über Cyclone herausgibt, gibt es nur begrenzt gesicherte Informationen über die Mikroarchitektur.

Mittels einiger von Apple veröffentlichter Informationen, eines iPhone 5S und selbst entwickelter Apps hat der Elektronik-Redakteur Frank Riemenschneider versucht, Rückschlüsse auf die Mikroarchitektur von Cyclone zu ziehen.^[12] Das präsentierte Blockschaltbild von Cyclone ist das bislang einzig veröffentlichte seiner Art.

Einzelnachweise

1. ↑ Inside the iPhone 5s (Memento vom 3. August 2014 im Internet Archive), chipworks.com am 20. September 2013
2. ↑ ^{a b} Anand Lal Shimpi: Apple Announces A7, World's First 64-Bit Smartphone SoC, erschienen am 10. September 2013. abgerufen am 24. Februar 2015
3. ↑ TSMC: Apple A7 sorgt für schnellere Aktualisierung von ARM-Prozessoren. In: mactechnews.de. 18. April 2014, abgerufen am 26. April 2022. 
4. ↑ Patentstreit: Apple zu Schadenersatz an US-Uni verurteilt. In: zeit.de. ZEIT ONLINE GmbH, 18. Oktober 2005, abgerufen am 26. April 2022. 
5. ↑ Apple soll eine halbe Milliarde Dollar in Patentprozess zahlen, APA-Meldungs auf derstandard.at vom 26. Juli 2017, abgerufen am 31. Juli 2017.
6. ↑ U.S. Supreme Court snubs University of Wisconsin appeal in patent fight with Apple. In: Reuters. 7. Oktober 2019 (reuters.com [abgerufen am 26. April 2022]). 
7. ↑ Frank Riemenschneider: Neuer iPhone5S-Prozessor kommt mit zwei Cyclone-Cores. Meldung bei Elektroniknet.de vom 18. September 2013.
8. ↑ Anand Lal Shimpi: The iPhone 5s Review: GPU Architecture. 17. September 2013, abgerufen am 18. September 2013. Vorlage:Cite web/temporär
9. ↑ Frank Riemenschneider: Das sind die Chips im neuen iPhone5S. Meldung bei Elektroniknet.de vom 20. September 2013.
10. ↑ Anand Lal Shimpi: The iPad Air Review. In: anandtech.com. 30. Oktober 2013, abgerufen am 30. Oktober 2013 (englisch). 
11. ↑ Frank Riemenschneider: CES 2013: Nvidia stellt Tegra-4-Mobilprozessor vor. In: elektroniknet.de. 7. Januar 2013, abgerufen am 26. April 2022. 
12. ↑ Frank Riemenschneider: Apples “Cyclone”-CPU-Architektur enthüllt. (Memento vom 7. April 2014 im Internet Archive), elektroniknet.de am 31. März 2014.

Weblinks

• Apple A7 Teardown (ifixit.com am 25. September 2013, englisch)
• The iPhone 5s Review: A7 SoC Explained (anandtech.com am 17. September 2013, englisch)

Chronologie der Systems-on-a-Chip und Systems-in-Package von Apple

Systems-on-a-Chip
in iPhone, iPad mini, iPod touch, Apple TV, HomePod und Studio Display	S5L8900 (2007) • S5L8720 (2008) • S5L8920 (2009) • S5L8922 (2009) • A4 (2010) • A5 (2011) • A6 (2012) • A7 (2013) • A8 (2014) • A9 (2015) • A10 (2016) • A11 (2017) • A12 (2018) • A13 (2019) • A14 (2020) • A15 (2021) • A16 (2022) • A17 (2023)
im iPad (ausgenommen mini)	A4 (S5L8930X) (2010) • A5 (2011) • A5X (2012) • A6X (2012) • A7 (S5L8965X) (2013) • A8X (2014) • A9X (2015) • A10X (2017) • A12X (2018) • A12Z (2020) • A14 (2020)
in iPod Classic, Nano und Shuffle	S5L8700 • S5L8701 • S5L8702 (2007) • S5L8730 (2009) • S5L8723 (2010)
in MacBook Air, MacBook Pro, Mac mini, iMac, Mac Studio, iPad Pro und iPad Air	M1 (2020) • M1 Pro (2021) • M1 Max (2021) • M1 Ultra (2022) • M2 (2022) • M2 Pro (2023) • M2 Max (2023)
in MacBook Pro, MacBook Air, Mac mini, iMac, iMac Pro und Mac Pro (nur Chips für die Sicherheit)	T1 (2016) • T2 (2017)
Systems-in-Package
in der Apple Watch	S1 (2015) • S1P (2016) • S2 (2016) • S3 (2017) • W2 (2017) • S4 (2018) • W3 (2018) • S5 (2019) • S6 (2020) • S7 (2021) • S8 (2022)
in den AirPods, AirPods Pro und AirPods Max	W1 (2016) • H1 (2019) • H2 (2022)