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2250 Wörter [ 6 Weblinks ] - Aktualisiert: 2016-10-16 Seite erstellt: 2001-09-23 [SB]



Plattformen

Es existieren verschiedene Hardware Plattformen, auf denen nur dafür entworfene bzw. portierte Betriebssysteme lauffähig sind. Je nach Prozessor-Architektur ordnet man diese in das RISC- oder CISC- Schema ein. Einige CPU Typen vereinen als Hybriden sogar beide Architekturen.

RISC Systeme sind auf einen kleinen Befehlsvorrat für die Abarbeitung von Befehlen optimiert und können verschiedene Anwendungen schneller als CISC basierende Systeme ausführen. Programme können nur in Assembler programmiert werden, lassen sich aber mit Befehlsreduzierung beschleunigen da viele Codezeilen für einfache Vorgänge notwendig sind. CISC Systeme verfügen über komplexe Befehle um ein möglichst breites Anwendungsgebiet abzudecken. Programme für das CISC Design können in höheren Programmiersprachen entworfen werden, lassen sich aber oft nur durch leistungsfähigere Prozessoren oder spezielle Befehlssätze wie etwa 3DNow!, MMX, ISSE, ISSE2 in der CPU beschleunigen. Dafür lassen sich mit weniger Befehlszeilen Programme entwickeln.

RISC (Reduced Instrucion Set Computer)



Alpha DIGITAL (DEC, Digital Equipment Corporation) entwickelte die Alpha Architektur, geprägt von dem MIPS und ARM Design. Von Anfang an wurde hoher Wert auf höchste Leistungsfähigkeit und 64-Bit Verarbeitungsbreite gelegt. Zuvor hatte DIGITAL bereits Erfahrungen mit dem CVAX, Rigel und NVAX Chip sammeln können. Im September 1992 hatte DIGITAL an Software Entwickler mehr als 1.000 Alpha Systeme ausgeliefert. Am 25. Februar 1992 stellte DIGITAL die weltweit erste 64-Bit Architektur vor, den AlphaChip und DECchip 21064 mit 150 MHz Taktfrequenz. Im November 1992 wurden eine Reihe von ALPHA AXP Systemen angekündigt, darunter Workstations, Mainframes und Server Modelle.

Für den K7 Prozessor (Slot A) von AMD wurde das Busprotokoll EV-6 von Alpha lizensiert. Für Intel 64-bit Prozessoren werden ebenfalls Funktionalitäten aus der Alpha Architektur übernommen und mit der Intel Architektur vereinigt.

ARM Das Design des ARM (Acorn RISC Machine) RISC-Prozessors wurde 1983 in der Firma Acorn Ltd. entworfen. Das erste fertige Referenzdesign hieß ARM v1 und wurde 1985 mit weniger als 25.000 Transistoren gefertigt. 1986 folgte der erste einsatzfähige RISC Prozessor, der ARM v2. Er war so klar konstruiert, dass 30.000 integrierte Transistoren ausreichten. Vorteile einer kleinen Transistoren Anzahl sind eine geringere Leistungsaufnahme (unter 1 Watt), weniger Verlustleistung und damit weniger Abwärme als CISC basierte Prozessoren. November 1990 bildeten Acorn, Apple und VLSI Tech in einem Joint-Venture die Firma Advanced RISC Machines Ltd. mit einem gemeinsamen Entwicklungsteam. Erklärtes Ziel ist neue und leistungsfähigere RISC Prozessoren zu entwickeln. Die Zusammenarbeit war so erfolgreich das ARM in Folge dessen auch mit Advanced RISC Machine übersetzt wird. DEC lizensierte das ARM Design und brachte den StrongARM Prozessor mit 233 MHz und einem Strombedarf von 1 Watt auf den Markt. ARM CPUs kommen in den meisten elektronischen Kleinstgeräten und Komponenten (Embedded systems) zum Einsatz, aber auch in vollwertigen Computersystemen siehe RISC OS.

Aktuell seit Oktober 2001 ist der 32-bit ARM v6 mit 35.000 Transistoren, er ist abwärtskompatibel zum ARM v5 Design, enthält eine SIMD Erweiterung und besitzt eine deutlich effizientere Befehlsverarbeitung. Als Referenz Design wurde ARM v10 von 1998 mit einer FPU verwendet. Die ARM11 Architektur basierend auf dem ARMv6 Design findet breite Anwendung im Bereich der kabellosen Technik, in Geräten für Endverbraucher, Netzwerken und Automobilen. Der ARM11 ist auf eine Taktfrequenz von 350 MHz bis mehr als 1 GHz ausgelegt. (Stand: Juli 2005)

MIPS 1984 wurde von Forschern an der Stanford University der erste MIPS Prozessor entwickelt, 1981 wurden bereits die Grundlagen dafür geschaffen. Grundidee ist, die Ausführung von Befehlen möglichst ohne Pausen in der Befehlsleitung abzuarbeiten. Je ausgeführten Befehl soll nur ein Takt notwendig werden.
Die MIPS Architektur wurde von MIPS Computer Systems Inc. vermarktet. MIPS ist das Akronym für Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages. Diese Prozessoren werden in Kleinstgeräten, Handhelds, Internet Router oder auch sgi Workstations eingesetzt. MIPS CPUs besitzen eine 5-stufige Befehlsleitung um mehrere Befehle zeitgleich auszuführen. 1992 wurde MIPS Computer Systems von SGI übernommen, die MIPS Architektur wird weiterentwickelt.

MIPS CPU - Versionen
DatumVersion
1985R2000, unterstützt bis zu 4 Co-CPUs
1988R3000, 32-KByte Cache je für Befehle und Daten, SMP Support
1991R4000, 64-Bit CPU, FPU ist jetzt fester Bestandteil der CPU, nur noch 8-KByte Cache je für Befehle und Daten
1993R4400, 16-KByte Cache je für Befehle und Daten, optional wird 1 MByte externer L2-Cache unterstützt
199?R5000, 32-KByte Cache je für Befehle und Daten, optimierte Grafik- und FPU Leistung
1994R8000, arbeitet mit 2x R4000+ ALU Einheiten superskalar auf einem Chip, FPU extern
1995R10000, arbeitet mit 2x R8000 ALU Einheiten und 2x vereinfachten FPU Einheiten auf einem Chip
199?R12000
199?R14000, bis zu 600 MHz, 200 MHz FSB
199?R16000, bis zu 700 MHz, 64-KByte Cache je für Befehle und Daten, bis zu 8 MByte L2-Cache


PowerPC 1928 wurde die Galvin Manufacturing Corporation durch Paul V. Galvin gegründet. Zunächst wurden Radios hergestellt, erstmals auch mit Stromanschluss. Unter dem Markennamen Motorola wurden zunächst Autoradios verkauft, die aufgrund des hohen kommerziellen Erfolges zur Umbenennung der Firma in Motorola, Inc. 1947 führte. 1959 übernahm sein Sohn Robert W. Galvin die Firma, die inzwischen Marktführer im Bereich Elektronik und Kommunikation war. Mitte der 70er Jahre richtete die Firma ihr Geschäftsfeld auf Hightech-Elektronik aus und wurde Ende der 80er Jahre Marktführer bei Mobiltelefonen. Nach der Übernahme von General Instrument Corporation wurde Motorola ebenfalls marktführend bei Kabelmodems und Settop-Terminals. Zuletzt erstreckt sich das Geschäftsgebiet auf kabellose Geräte, Breitbandzugänge für das Internet und die Entwicklung von eingebetteten Computerchips für Netzwerkkommunikation, Einzellösungen, Arbeitsgruppen, Auto- und Hausanwendungen. Motorola etablierte seine RISC CPU 68000 (auch m68k, 68k genannt) und den 88000 (auch m88k, 88k genannt). Die Zusammenarbeit zwischen Apple, IBM und Motorola brachte als Ergebnis 1992 den gemeinsamen Prozessor MCP601 auf den Markt. Der PowerPC Prozessor wurde im Apple Macintosh, IBM Computern, und Kleinstgeräten eingesetzt. Mit dem MPC620 erschien erstmals auch eine 64-Bit Variante. Aktuell setzt Apple den MPC970 als G5 in Macintosh Computer ein. PowerPC CPUs werden bei IBM u.a. in den Computer Systemen System/370, System/390 und seit kurzen in der z/Serie eingesetzt.

Sparc Dave Patterson entwarf das Konzept der RISC Architektur und bereitete den Weg für die SPARC Architektur (Scalable Processor ARChitecture). 1984 definierten Techniker von Sun Microsystems in Ableitung des RISC Konzeptes die SPARC Architektur. 1986 erblickte der erste SPARC Prozessor die Welt, es war ein mit 16 MHz getakteter 32-bit SPARC 86900 "Sunrise" Prozessor der die Sun-4/260 Workstation betrieb. 1989 wurde das Potential dieser Technik erkannt und die Firma SPARC International gegründet. Aufgabe war es den Erfolg von SPARC zu überwachen und die Entwicklung voranzutreiben. SPARC International veröffentlichte 1986 das SPARC v7 Design und stellte es den Softwareentwicklern vor. 1990 wurde SPARC v8 um Hardwareberechnungen für Multiplikation und Division erweitert. Ebenso um MMU Funktionen und für 128-Bit Fliesskommaberechnungen. Bis 1990 gab es über 35 SPARC Implementationen von Firmen wie Ross Technology mit HyperSPARC, Fujitsu mit SPARClite und Sun mit SuperSPARC und microSPARC. SPARC v9 wurde 1993 veröffentlicht, neu war die Unterstützung der 64-Bit Adressierung und Datentypen. Referenz waren Prozessoren von Sun mit UltraSPARC und Fujitsu mit SPARC64.

SPARC Prozessoren entwickelten sich zum Industriestandard und kommen auf einer breiten Systembasis zum Einsatz. Dazu gehören Server, Workstations, Laptops, Speichersysteme, Netzwerkswitches, Settop-Boxen und Digital-Cameras. Bereits bei der Entwicklungsarbeit wurde höchster Wert auf Skalierbarkeit gelegt. Heute gibt es SPARC-Systeme mit mehr als 100 CPUs pro System.

CISC = Complex Instruction Set Computer



Intel Prozessoren Intel (Integrated Electronics) wurde 1968 von Gordon E. Moore und Robert Noyce gegründet. Intel produziert neben Prozessoren auch Netzwerkkomponenten und Mainboards mit eigenem Chipsatz. USB (Universal Serial Bus) wurde auf der Comdex 1996 erstmals öffentlich vorgestellt. Die Aussage "Alle 18 bis 24 Monate verdoppelt sich die Anzahl der Transistoren" stammt von Gordon E. Moore und wurde bisher immer verwirklicht. Der erste Intel Prozessor war der 4004, gefolgt vom 8088. Erst der 286 verhalf der x86 Architektur zum Durchbruch. Vorher arbeiteten die Betriebssysteme wie MS-DOS nur im Real-Mode, bei der max. 1 MByte RAM ohne Extender ansprechbar waren. Ab dem 386 gab es den Protected Mode, mit dem hardwareseitig bis zu 4 GByte RAM ansprechbar sind. Da die CPU Modes untereinander inkompatibel sind, wird für den Einsatz von Real-Mode Programmen wie MS-DOS Programmen unter Windows 9x/NT eine virtuelle Maschine geladen. Mit dem Pentium MMX wurde erstmals eine spezielle Befehlseinheit für die Beschleunigung von Multimedia Anwendungen eingebracht, gefolgt von ISSE ab Pentium 2 und ISSE2 ab dem Pentium 4 Modell.

Preisverfall bei Intel CPU`s
CPU12/199712/1998Nachlass
Pentium MMX, 233 MHz660,- DM220,- DM-67 %
Pentium II, 266 MHz1.150,- DM360,- DM-69 %
Pentium II, 300 MHz1.700,- DM380,- DM-78 %
CPU11/199911/2000Nachlass
Pentium MMX, 233 MHz119,- DM129,- DM+8 %
Pentium III, 500 MHz509,- DM399,- DM-21 %
Pentium III, 700 MHz1.699,- DM519,- DM-69 %
CPU11/2001*11/2002Nachlass
Celeron, 1,2 GHz153,- EUR60,- EUR-61 %
Pentium III, 1,2 GHz383,- EUR154,- EUR-60 %
Pentium IV, 2,0 GHz613,- EUR209,- EUR-66 %

*Endverbraucherpreise zum besseren Vergleich in EURO umgerechnet

Mitte 2003 verkaufte Intel seinen 1 Milliardsten Prozessor und beschäftigt etwa 78.000 Mitarbeiter in 40 Ländern. Intel führt im Bereich der Prozessoren für PC's mit ca. 80 % Marktanteil. Im Juni 2004 führte Intel ein neues Bezeichnungsschema für seine Prozessoren ein. Damit rückt jetzt neben AMD auch Intel davon ab, als Verkaufsargument den reinen Prozessortakt anzugeben. Eine dreistellige Nummer klassifiziert jetzt die Leistungsfähigkeit. Zur 700er Klasse zählen der Pentium M mit Dothan-Kern sowie die Pentium 4 Extreme Edition. Die 500er Klasse umfasst die Mobil- und Desktop-Version vom Pentium 4, die 300er Klasse gehört den Celeron M und Celeron D Prozessoren. Die Performance lässt sich nur innerhalb einer Klasse vergleichen, übergreifend gelingt das nicht.

Weitere Firmen wie Cyrix, Rise und IDT bauten x86-kompatible Prozessoren für den PC-Markt. Zuletzt übernahm VIA die Cyrix Technologie und waren mit AMD und Transmeta einzige Mitbewerber im Jahr 2003. Hauptanteil im x86 Markt hat weiterhin Intel, gefolgt von AMD, VIA und Transmeta mit der besonders stromsparenden Crusoe CPU für mobile Geräte.

Intel Prozessoren
DatumVersion
19724004
19798086, 29.100 Trans.
19818088
1982186, 55.000 Trans.
1982286, 134.100 Trans.
1985386, 275.000 Trans., 1,5 Ám - 1,0 Ám Fertigung
1989486, 1,2 Mio. Trans., 1,0 Ám - 0,6 Ám Fertigung
1993Pentium kam auf den Markt, 3,2 Mio. Trans., 0,8 Ám - 0,35 Ám Fertigung
1997Pentium, 4,5 Mio. Trans. inkl. MMX
1997Pentium II, 512 kbyte L2-Cache, 38,5 Mio. Trans., 0,35 Ám - 0,25 Ám Fertigung
1999Pentium III, 40,5 Mio. Trans., inkl. MMX, SSE
2002Pentium 4, 55 Mio. Trans., 0,18 Ám - 0,13 Ám Fertigung, 2005 Nachfolger Pentium D mit MMX, SSE, SSE2, SSE3, EM64T


AMD Prozessoren AMD (Advanced Micro Devices) wurde 1969 gegründet und entwickelte zunächst Flash-Speicher. 1979 stieg AMD in den Mikroprozessor Markt ein, lizensierte von Intel das 8088 und 8086 CPU Design. 1986 kündigte Intel der Firma AMD das Lizenzabkommen woraufhin AMD das 80386 und 80486 Design nachempfand und die Prozessoren als preiswerte Alternative verkaufte. 1995 erwarb AMD die Firma NexGen Inc. und deren Nx586 CPU Design das ähnlich dem des Intel Pentium war. Diese Technologie floss in den AMD K5 für den Sockel 7 ein. Mit dem AMD-K6 wurde die Erweiterung 3DNow! speziell für Multimedia Anwendungen eingeführt, der MMX Befehlssatz wurde von Intel lizensiert. Mit dem AMD K7 (Athlon) ist der Die um ISSE erweitert worden. Der AMD K8 ist eine 64-Bit CPU und besitzt einen integrierten Speichercontroller.

AMD Prozessoren
DatumVersion
1997K6
1998K6-2 3DNow!, 9,3 Mio. Trans.
1999K6-3 3DNow!, mit 400 u. 450 MHz, 256 kbyte L2 Cache, 21,3 Mio. Trans.
1999K7, Athlon, MMX, 3Dnow!, 22 Mio. Trans., ab 2001 Athlon XP mit SSE
2003K8, Athlon 64, Cool and Quiet, NX-Bit






Weblinks

[ AMD ][ ARM ][ intel ][ MIPS ][ motorola ][ SPARC ]