Apples iPad ist in aller Munde, jedoch widmen sich die meisten Reviews lediglich der Verpackung oder des Handlings des „Riesen-iPods“. Wir wollen deshalb etwas näher auf die technischen Aspekte eingehen, welche gerade versierte Benutzer interessieren könnten. Bei einem Gerät, was fast vollends aus einem riesigen Bildschirm besteht, ist es nicht schwer zu erahnen, welchem Bauteil wir uns als erstes widmen möchten.
Der 9,7 Zoll große Bildschirm löst Inhalte mit einer Auflösung von 1024 x 768 Bildpunkten auf, was einem gewöhnlichen 4:3 Verhältnis entspricht und daher bei der Betrachtung von Filmen stets schwarze Balken stehen lässt, da diese zumeist im 21:9 Format angezeigt werden. Aufgrund seiner Seriennummer kann der Bildschirm dem Hersteller LG-Phillips zugeordnet werden, welcher als etablierter Fertiger für LC Technologien bekannt ist. Das Besondere an dem Bildschirm ist dabei nicht seine LED Beleuchtung, sondern eine von Hitachi patentierte Technik, welche Betrachtungswinkel von beinahe 180 Grad zulässt. Diese Technik trägt den Namen In-Plane Switching (IPS) und baut auf spezielle Streufilter und gekrümmte Pixel auf.
Weiter geht es nun mit dem Herz des iPads, dem eigens von Apple entwickelten A4 Prozessor. Zwar ist über den Chip nicht viel bekannt, manches lässt sich jedoch erahnen. Bekannt ist seine Taktfrequenz von 1GHz, jedoch haben Benchmarks herausgestellt, das der A4 bei dieser Geschwindigkeit schneller arbeitet als Qualcomms Snapdragon. Genau genommen ist der A4 nicht nur ein Prozessor, sondern ein System-on-a-Chip, kurz (SOC). Dies bedeutete das sowohl der Prozessor, der Arbeitsspeicher sowie die Kommunikation auf einem einzigen „Die“ (Halbleiterplättchen) vereinigt werden. Diese hohe Integration ist nur bei entsprechender Fertigungstechnologie möglich, da sonst die einzelnen Komponenten nicht nur zu groß, sondern auch zu stromhungrig, und in Folge dessen, zu heiß werden. Gleichzeitig ist der Fertigungsprozess ein wichtiges Indiz für die Taktgeschwindigkeit der Recheneinheiten. Da diese, wie schon genannt, bei einem 1GHz liegt, kommt beim A4 höchstwahrscheinlich ein 45nm Prozessor zum Einsatz, wobei das genaue Verfahren (Bulk, SOI, HKMG) unbekannt ist. Gefertigt wird der Chip von Samsung. Mit sogenannten X-Ray Arbeiten (durch Ätzen werden dem Chip nach und nach einzelne Layer(Schichten) abgetragen), kann man die Struktur des Chips untersuchen. Diese höchst aufwändige Arbeit ergab, das sich 2 Dies in der Kunststoffhülle verstecken, welche neben den Recheneinheiten je 256MB RAM beherbergen, was eine Gesamtmenge von 512 Megabyte Arbeitsspeicher ergibt. Andere Untersuchungen führten zu der gesicherten Annahme, das der A4 mit einem DDR2 Speicherinterface ausgestattet ist, und sich dessen hohe Bandbreite bei großen Input/Output Operationen deutlich zu nutze macht. Ausgestattet mit der doppelten Menge Arbeitsspeicher, welcher auf Grund seiner Technologie (DDR2), schon doppelt so viele Daten wie die Chips aus iPod und iPhone pro Takt übertragen kann, ergibt sich eine um mindestens Faktor 4 gesteigerte Bandbreite, vorausgesetzt das der RAM mit gleicher Frequenz arbeitet.
Das eigentliche Rechenwerk soll Gerüchten und Spekulationen zu Folge ein ARM-Cortex 9-MP Kern sein, also ein überarbeiteter ARM Kern (im iPhone steckt ein ARM Cortex A8), welcher jedoch auf 2 Recheneinheiten zurückgreifen kann. Das die theoretisch doppelt so hohe Rohleistung nicht in einer wesentlich höheren Gesamtgeschwindigkeit des iPads resultiert, dürfte daran liegen, dass mit der Größe der Bildfläche auch die Anzahl der nötigen Berechnungen deutlich ansteigt. Im Durchschnitt lädt der A4-Chip Webseiten mit rund 15% höherer Geschwindigkeit, kommen viele hochauflösende Bilder zum Einsatz, so beschleunigt die Kraft der zwei Herzen das iPad auf eine 40-60% höhere Perfomance als ein iPhone oder ein Nexus One.
Doch noch sind wir mit dem A4 nicht am Ende, nun widmen wir uns dem Grafikbeschleuniger: Der ebenfalls voll integrierte Grafikbeschleuniger ist aus dem Hause PowerVR (wir berichteten…) und ist mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ein PowerVR SGX545, wobei in iPod und iPhone noch der Vorgänger mit der Modellnummer SGX 535 seinen Dienst verrichtet. Der SGX545 ist eine konsequente Weiterentwicklung des SGX535 und bietet eine mit 35 Millionen Polygonen pro Sekunde eine (gegenüber dem SGX 535) um 25% gesteigerte 3D sowie eine um 100% gesteigerte 2D Performance. Die 2D Leistung wird von dem größeren Bildschirm auch durchaus benötigt, beherbergt er doch mehr als 5-mal so viele Bildpunkte wie iPod und iPhone.
Der vorige Abschnitt stellt den aktuellen Wissensstand über den A4 Prozessor da, auch wenn nicht auf alle Feinheiten eingegangen werden konnte. Sollten Seitens iSupply neue Informationen zur Verfügung stehen, so werden wir den Beitrag entsprechend aktualisieren.
Als nächstes wollen wir auf die Kommunikationsschnittstellen sowie die Akkutechnologie des iPads eingehen: Zur Kommunikation stehen dem iPad Bluetooth, UMTS(optional) sowie WLAN a,b,g,n zur Verfügung, über den seriellen Apple Connector kann zusätzlich sogar ein USB Port realisiert werden. Das Bluetoothmodul findet seinen Platz im Herz des A4 und funkt mit dem aktuellen 2.1 Standard mit der EDR Erweiterung, obgleich erste Bluetooth 3.0 Geräte von Samsung schon vorgestellt wurden. EDR steht hier für Enhanced Data Rate, also eine erhöhte Datenübertragungsrate, welche bei 2,1Mbits liegt. Die Reichweite ist mit 10 Meter bei einer Pegelstärke von 4dB gewährleistet, das Aluminiumgehäuse des iPads dürfte diese jedoch mitunter deutlich reduzieren. Die obligatorischen 2(!) WLAN Antennen verstecken sich genau hinter dem Apple Logo auf der Rückseite und links neben dem Dock-Anschluss, um einen besseren Empfang zu gewährleisten. Bestellt man die teurere UMTS Version, welche mit bis zu 7,2 Mbits im Mobilfunknetz online gehen kann, so sind das UMTS und das GPS-Modul sowie die Antennen hinter der oberen schwarzen Plastikverkleidung vorzufinden. Doch gerade beim UMTS Empfang legt Apple dem Kunden nicht nur Steine, sondern nahezu Felsbrocken in den Weg, zumindest hier in Europa. Das iPad setzt auf eine microSIM( Fachausdruck: mini UICC) Lösung, dessen Maße mit 12 x 15 mm deutlich kleiner als die hierzulande erhältlichen SIM-Karten (15 x 25 mm) ausfällt.
Zum Schluss werden wir noch kurz auf die verbaute Akkutechnik eingehen: Hier vertraut man grundsätzlich den gleichen Konnektoren wie im iPhone/iPod. Dies bedeutet, dass der findige Bastler auch nach Ablauf der kurzen 1-jährigen Garantie einfach die Akkus im Falle eines Defektes auswechseln kann, vorausgesetzt, die benötigten 3,75 Volt starken Lithium Ionen Batterien sind im freien Markt erhältlich. Und hier sind wir schon am wichtigsten Punkt: Es werden schlicht und einfach 2 Akkumulatoren verbaut, wobei nicht bekannt ist, ob die Akkus parallel oder hintereinander entladen werden. Sound und Lagesensor sind natürlich auch vorhanden. Der Sound kann wie von den anderen Apple Mobilgeräten bekannt, wahlweise von einer 3,5mm Klinkenbuchse entnommen werden, oder aber aus den internen Boxen(im iPad sind es 2, mit einem geschätzten Durchmesser von 8mm). Der Lagesensor, welcher für eine Großzahl der Apps aus dem Appstore benötigt wird, lässt sich zum erleichterten Lesen von eBooks oder besserem surfen auf Webseiten mit einem kleinen Schubschalter deaktivieren.
Fazit: Im iPad steckt jede Menge interessante Technik, die gepaart mit dem erweiterten iPhone OS und den vielen Applikationen durchaus ausgereizt werden kann. Wir sind gespannt, ob sich diese Geräteklasse durchsetzen wird und wie die Geräte der Konkurrenz aussehen werden.
*Update*
Chipworks hat den Prozessor des iPad nun vollständig zerlegt, woraus sich einige Änderungen erbeben: So ist doch nur ein ARM Cortex 8 Kern verbaut, ebenso ist der Arbeitsspeicher mit 256 Megabyte nur halb so groß wie zunächst angenommen, was an der großen 1Gigabit Anbindung liegen dürfte. Das Bild zeigt den Prozessor im Querschnitt, unten sind die Lötpunkte wieder zuerkennen, darüber das DIE der CPU, die beiden oberen Dies sind der Arbeitsspeicher. Der Versatz ist laut Chipworks mit den notwendigen Verbindungen zu erklären die man zwar per Röntgenanalyse sehen kann, auf diesem Bild ist es jedoch nicht möglich.
Quellen: Appleinsider, Anandtech, fscklog, Golem, iSupply, Wikipedia, Chipworks
