Pentium vs. Ahtlon

Hausarbeit , 2000 , 21 Seiten , Note: 1,3

Informatik - Technische Informatik

Inhalt

1. Einleitung

2. Grundlagen
2.1 Aufbau der CPU
2.2 Aufgabe der CPU
2.3 Cache

3. Gemeinsamkeiten Ahlon-Pentium III

4. Unterschiede Ahtlon-Pentium III

5. Auswirkungen

6. Resümee

1. Einleitung

In den 70er Jahren kam die Gruppe der Mikrocomputer auf, die heute am weitesten verbreitete Computerkategorie. Man nennt Sie auch Arbeitsrechner oder Personal Computer (PC), da jeder seinen eigenen Computer am Arbeitsplatz zu stehen hat. Das Herzstück des PC ist der Mikroprozessor, eine integrierte Schaltung (IC), die mehrere bis dahin verteilte Einheiten in einem Bauteil zusammenfasst. 1971 stellte die Firma Intel den ersten Mikroprozessor vor. Zur Entwicklung des ersten Mikroprozessors kam es eher beiläufig. Dieser erste 4-Bit-Computer auf einem Chip entstand als Nebenprodukt eines Auftrages aus Japan. Die Rechte an seinem Design musste Intel erst für knapp 60 00 Dollar zurückkaufen, nachdem das Unternehmen das Potenzial dieser Entdeckung gerade noch rechtzeitig erkannt hatte. Man stelle sich einmal die Welt der Halbleiter ohne diese Entscheidung vor!

Vor ungefähr 30 Jahren erblickten 2 Unternehmen das Licht der Welt (AMD´69, Intel ´68), welche ausschlaggebend für die weitere Entwicklung der Mikroprozessoren seien sollten. So verschieden die beiden Unternehmen heute auch dastehen, Intel und AMD hatten in ihren Anfangsjahren viele gemeinsame Wurzeln und Berührungspunkte, die bis in die heutige Zeit fortwirken. Denn beide Firmen wurden unweit des heutigen Silicon Valley von hochrangigen Aussteigern der Halbleiterschmiede Fairchild Semiconductor gegründet, allerdings unter durchaus verschiedenen Vorzeichen.

Robert Noyce, zuletzt General Manager und Gordon Moore, zuletzt Chef der Entwicklungsabteilung bei Fairchild, machten sich auf, Intel ins Leben zu rufen.

Noyce und Moore wollten noch einmal das Gefühl erleben, in einer kleinen, schnell wachsenden Firma unabhängig zu arbeiten und eigene Erfahrungen auch tatsächlich zur Marktreife führen. Ähnliches hatten sie bereits bei Fairchild mit der Einführung der ersten integrierten Schaltkreise (IC´s) vollbracht.

Wenig später wurde der heute noch als Chairman tätige Andy Grove als erster Produktionsleiter von Fairchild nachgeholt, der die internen Strukturen und Firmenphilosophie Intels über die Jahre bis 1998 prägen sollte.

Weniger einfach hatte es Jerry Sanders bei der Gründung von Advanced Micro Devices, kurz AMD. Sanders war zuvor als Verkaufs- und Marketingmanager für Fairchild tätig. Ohne fremde finanzielle Hilfe würde es ein schwerer weg werden, so Sanders´s seine Worte.

Potenzielle Großanleger schienen vom technischen Know-how des jungen Gründungsstabes wenig überzeugt zu sein, verständlich, das junge Team bestand zum größten Teil aus Verkaufsexperten. Erst die Unterstützung von ausgerechnet Robert Noyce hatte eine Signalwirkung auf andere Investoren, ohne die es wahrscheinlich AMD heute nicht gäbe.

Zu keiner Zeit konnte AMD bisher trotz des eigenen Wachstums den inzwischen auf über 80 Prozent gekletterten Anteil Intels am Mikroprozessormarkt gefährden. AMD wuchs, Intel wuchs kräftiger und der Markt wuchs gewöhnlich schneller als alle zusammen, so lässt sich die Situation bis Ende der neunziger Jahre charakterisieren. Der AMD-Gründer Sanders setzte selbstbewusst die 30-Prozent-Marke als Ziel für die Zukunft. Daran muss aber noch hart gearbeitet werden, auch wenn sich AMD die letzten Jahre darauf gut vorbereitet hat.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1

2. Grundlagen

„Ein Prozessor (engl. : processor) ist eine Funktionseinheit, die Rechenwerk, Steuerwerk und [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Verbindungskomponenten umfasst.“

Die technischen Bausteine aller Rechner sind Chips, insbesondere Speicherchips für den Hauptspeicher und Logikchips für den Prozessor.

Bei den Chips handelt es sich um kleine Siliziumplättchen von 10 bis 300 mm² Fläche, in die durch ein Leitungssystem (Bussystem) verbundene elektronische Bauelemente (Widerstände, Kondensatoren, Transistoren) eingebettet sind. Die Chips werden aus Wafer gewonnen, welche anfangs als Siliziumstab bestehen und letztendlich mit Hilfe mehrstufiger Prozesse zu hauchdünnen Siliziumscheiben verarbeitet werden, die sogenannten Wafer. Ein polierter Wafer ist nur noch einige zehntel Millimeter dick und bietet Platz für mehrere hundert Chips (je nach Abmessung). Silizium, das aus Quarzsand gewonnen wird, ist ein (den elektrischen Strom) nicht leitendes Material. Der Halbleitereffekt wird durch die gezielte

„Verunreinigung“ (Dotierung) mit Fremdatomen (Bor, Phoshor u.a.) erreicht.

Durch gezielte Oxidations-, Diffusions- und Implantationsschritte sowie durch Aufdampfen metallischer Verbindungen und mikroskopisch präzise Ätzverfahren werden diese Bauelemente erzeugt.

Die Transistoren, bestehend aus Basis, Emitter und Kollektor, auf dem Chip dienen zum Aufbau von Schaltern, die durch elektrische Impulse aus- oder eingeschaltet werden. Durch entsprechende Spannung an der Basis des Transistors ist es möglich, den Widerstand zwischen Emitter und Kollektor sehr groß oder verschwindend klein werden zu lassen, was den temporären Schalterstellungen offen und geschlossen entspricht.

2.1 Aufbau der CPU

Die Hauptkomponenten der CPU sind zum einen das Steuerwerk (CU), welches die Steuersignale für die übrigen Komponenten der CPU und des Rechners generiert, das Rechwerk (ALU), welches arithmetische und logische Operationen durchführt, der Registersatz, Prozessorregister dienen zur kurzzeitigen Speicherung von Angaben, die während der Verarbeitung sofort wieder greifbar sein müssen, das Adressberechnungen durchführende Adresswerk, sowie die Schnittstelle zum Systembus (BIU) .

Ich möchte an dieser Stelle auf eine detaillierte Beschreibung und Erläuterung verzichten, da es nicht um das eigentliche primäre dieser Belegarbeit geht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2(vereinfacht)

2.2 Aufgabe der CPU

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Die erste Phase bezeichnet man als Holphase oder auch Fetch. Zunächst muss ein Befehl aus dem Speicher (eventuell in eines der Register) geladen werden. Wenn sich die gesuchte Information noch nicht im L1-Cache befindet, muss die BIU dafür den Speicher ansprechen.

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Im Anschluss an die erste Phase kommen wir zur Dekodierphase (Dekode). Das Steuerwerk untersucht den Befehl hinsichtlich der vorzunehmenden Arbeitsschritte. Es entscheidet, welche Operation (Addition, Subtraktion, logische Verknüpfung etc.) die ALU auszuführen hat.

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Wenn für den Befehl noch Daten (Operanden) geholt werden müssen, steuert das ebenfalls die CU. Dazu befehligt Sie auch das Adresswerk, das die Position der gewünschten Informationen ermittelt.

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Jetzt folgt die Ausführungsphase (Execute). Die ALU wird vom Steuerwerk nun angewiesen , die gewünschte Operation mit den geladenen Daten auszuführen.

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Und zu allerletzt erreichen wir die Schreibphase (Write Back). Das Ergebnis der Operation landet (abhängig vom Befehl) in einem Register oder im Speicher. Um langwierige Zugriffe auf das externe RAM zu vermeiden, sammelt die CPU die Daten eventuell im L1-Cache, damit sie später in einem schnelleren Blockschreibvorgang übertragen werden können.

Wie man aus den einzelnen Schritten erkennen kann, übernimmt das Steuerwerk den primären Part in der CPU.

2.3 Cache

Zur Steigerung der Arbeitsleistung sitzt in der CPU zwischen den extrem schnellen Funktionseinheiten und dem vergleichsweise sehr langsamen Arbeitsspeicher der L1-Cache. Aus Platzgründen kann der L1-Cache nicht besonders groß sein. In der Regel bewegt er sich in Größenordnungen von 64 KByte. Die Kunst besteht also darin, den schnellen kleinen Speicher so mit dem langsamen großen Arbeitsspeicher zu kombinieren, dass sich eine möglichst schnelle Gesamtlösung ergibt.

Um die Kapazität des First-Level-Cache (L1) zu erhöhen, sitzt auf der Hauptplatine oder auch auf dem Prozessorchip noch ein weiterer Speicher, man nennt ihn Second-Level-Cache (L2). Der Cache wird deshalb in Zeilen (Cache Lines) oder Sets eingeteilt. Erfolgt ein Lesezugriff auf einen Bereich im Arbeitsspeicher, dann füllt die CPU eine komplette Cache Line mit Informationen aus diesem Speicherblock auf. Die Wahrscheinlichkeit ist hoch, dass im Zuge des weiteren Programmflusses wiederholt auf diesen Speicherbereich zugegriffen werden muss. Der Cache wird vom Cache-Controller gesteuert, dieser sorgt dafür, dass ständig angeforderte Speicheradressen sich im Cache befinden und die Speicherwerte, die wahrscheinlich als nächstes benötigt werden, im Voraus lädt. Ein guter Cache-Controller findet dann 90%-95% und mehr der angeforderten Daten im Cache. Resultat ist, keine zeitraubenden Zugriffe auf den langsamen Arbeitsspeicher. Der Prozessor merkt dabei gar nicht, dass die Daten nicht aus dem Hauptspeicher kommen. Der Cache arbeitet sozusagen im Verborgenen.

Das Grundprinzip lautet: Im Cache müssen die am häufigsten benötigten Informationen enthalten sein, damit möglichst wenige Zugriffe auf den langsamen Arbeitsspeicher erforderlich sind.

Wie wichtig der Cache, vor allem der First-Level-Cache, ist zeigt die Abbildung.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3

3. Gemeinsamkeiten Athlon-Pentium III

AMD, sowie Intel streben das Ziel an, sich allmählich von der Slot Bauform lösen, bei der besagten Variante waren äußerlich (Prozessorbox) kaum Unterschiede festzustellen. Auch einige Daten wie thermische Leistung der Ahtlon-CPUs entsprechen den Maximalwerten der Pentium-Reihe. Mainboard-, Gehäuse- und PC-Hersteller können so auf vorhandene Komponenten wie Gehäuse und Kühlkörper zurückgreifen. In der Wahl der richtigen Prozessorplattform sind sich beide Kontrahenten einig: Die Zukunft gehört eindeutig dem Sockel.

• Hochschule: Technische Hochschule Wildau, ehem. Technische Fachhochschule Wildau
• Veranstaltung: Grundlagen Informatik
• Note: 1,3
• Autor: Erik Mautsch (Autor:in)
• Erscheinungsjahr: 2000
• Seiten: 21
• Katalognummer: V103846
• ISBN (eBook): 9783640022229
• Sprache: Deutsch
• Schlagworte: Pentium, Ahtlon, Grundlagen, Informatik