Der PC von innen - IT MARKETING COMPANY
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Der PC von innen - IT MARKETING COMPANY
Der PC von innen Ein Prozessor-Leitfaden von Intel Inhalt Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 ● Wie „denkt“ ein PC? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 ● Die Taktfrequenz – der Pulsschlag des Computers . . . . . . 6 ● Die Datenbausteine: Bits und Bytes . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ● Hardware und Software – der Stoff, aus dem PCs sind . . . . 9 ● RAM – der Treffpunkt für Daten und Programme . . . . . . 14 ● 1000fache Leistung in 3 Jahrzehnten – Meilensteine in der Prozessorgeschichte . . . . . . . . . . . . 16 ® ● Das Arbeitspferd – der Pentium II Prozessor . . . . . . . . . 18 ● Der kleine Bruder: Intel® Celeron™ Prozessor . . . . . . . . . 22 ● Ein neues Her(t)z für den alten PC: die Pentium OverDrive® Prozessoren . . . . . . . . . . . . . . 23 ● Tempo, Kraft und Köpfchen – drei Elemente der Prozessorleistung . . . . . . . . . . . . . . . 24 ● Produkte rund um den Prozessor von Intel . . . . . . . . . . . 25 ● Intel-Technik im Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ● Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ● http://channel.intel.com/business/retail Take it easy Diese Broschüre soll Ihnen dabei helfen, zu verstehen, wie ein Computer funktioniert. Wir erklären Ihnen, was in ihm abläuft, während der PC das tut, was Sie wollen. Hierzu geben wir hier einen kurzen Überblick zu seinen wesentlichen Bestandteilen. Dabei gehen wir etwas ausführlicher auf den lebenswichtigsten Teil des Computers ein, nämlich den Mikroprozessor. Anschließend beschreiben wir auch die Hauptunterschiede zwischen den derzeit modernsten Prozessortypen. Doch keine Sorge – das soll Sie nicht zum Computerexperten machen. Aber es wird Ihnen damit erleichtert, Ihren Kunden fachgerecht zu beraten, damit er die PC-Konfiguration bekommt, die seinen Bedürfnissen am besten entspricht. Viel Spaß beim Lesen! 3 Wie „denkt“ ein Computer sind elektronische Allzweckmaschinen, die eine Folge von Anweisungen ausführen Computer denken nur in Zahlen – und zwar, indem sie rechnen und vergleichen. Darauf beruht alles, was man per PC erledigen kann. Das „Gehirn“ des PC, in dem diese Elektronische Datenverarbeitung (EDV) abläuft, nennt man Prozessor oder CPU (Central Processing Unit = Zentraleinheit). Der weltgrößte Prozessorhersteller heißt Intel®, und der derzeit PC? schnellste Prozessor für Desktop PCs ist der Pentium® II Prozessor. Ohne Input kein Output Wer nichts weiß, kann nichts tun. Deshalb braucht ein Computer eindeutige Anweisungen, die ihm sagen, was mit den Daten zu tun ist. Das ist der Input – das können Zahlen und Texte sein, aber auch Bild- und Toninformationen. Die „Sinnesorgane“, über die der Prozessor die Informationen aufnimmt, sind meist Tastatur, Maus, Modem und Scanner. Was mit den Informationen zu tun ist, steht in den Computerprogrammen. Und was dann beim „Denken“ rauskommt, nämlich das Ergebnis (Output), wird über den Bildschirm ausgegeben (oder über Lautsprecher) – und dieser Output wird schließlich auf dem Drucker zu Papier gebracht. 4 Der Angenommen, Sie wollen per Textverarbeitungsprogramm in einer Artikelliste den Begriff Computer durch die Abkürzung PC austauschen: Jeder eingetippte Buchstabe ist für den Computer lediglich eine bestimmte Ziffernfolge, die in einem Code festgelegt ist. Als Standard gilt hier der ASCII-Code. Demnach hat der Großbuchstabe „C“ die Zahl 67, ein kleines „o“ hat die 111, ein „m“ die 109, und ein Leerzeichen die 32. Die Textverarbeitung lädt die Artikelliste von der Platte in den Arbeitsspeicher Denkprozeß (RAM). Dann erhält der Prozessor den Programmbefehl „Wort suchen und austauschen“. Auch diese Anweisung muß intern erst in eine ganz bestimmte Folge von Zahlen übersetzt werden, damit der Prozessor sie ausführen kann. Nun durchsucht der Prozessor den Text im Arbeitsspeicher nach jener Zahlenfolge, die dem auszutauschenden Wort entspricht („Computer“) und ersetzt diese dann durch eine Zahlenfolge, die dem gewünschten Wort „PC“ entspricht (P = 80, C = 67). Fertig – und das in millionstel Sekunden, nach einem genauen internen Fahrplan. Je mehr Speicher, desto besser Das „Gedächtnis“ eines PCs nennt man Speicher. Als „Kurzzeitgedächtnis“ dient der Arbeitsspeicher (RAM = Random Access Memory), das „Langzeitgedächtnis“ sind die Speicherlaufwerke, zum Beispiel Diskette oder Festplatte. Festplatten, aber auch Disketten und andere Datenträger, wie Wechselplatten, CD-ROMs, Streamerkassetten, nennt man Massenspeicher. 5 Die Taktfrequenz . . . . . . der Pulsschlag des Computers Fahrpläne einhalten geht am besten mit einer genauen Uhr. Deshalb enthält der PC mehrere Quarzuhren. Eine davon steuert den Zeittakt im Prozessor, die anderen regeln das Zusammenspiel der übrigen PC-Komponenten untereinander und mit dem Prozessor. Drei Her(t)zen im Millionentakt Die eingebaute Uhr des Menschen ist das Herz. Es schlägt etwa einmal pro Sekunde. Das für den Prozessor zustän- dige „Herz“ des PC pulsiert mehrere hundert Millionen mal pro Sekunde – beim Pentium® II Prozessor am schnellsten, nämlich mit einer Taktfrequenz bis zu 450 Megahertz (Hertz mit „tz“, nicht Herz!). Tempo + Intelligenz = Leistung Das Arbeitstempo des Prozessors hängt nicht allein von der Taktfrequenz ab, sondern auch davon, wie viele Rechenanweisungen er pro Taktzyklus, erledigen kann. Der Pentium® II Prozessor von Intel schafft drei Additionen mit einem Taktzyklus. Und der dauert beim schnellsten PC mit Pentium II Prozessor nur 1/450.000.000 Sekunde (entspricht 2,2 Nanosekunden). Wenn außerdem eine der zu addierenden Zahlen vom Arbeitsspeicher (RAM) noch nicht rechtzeitig da ist, kümmert sich der Pentium II Prozessor zwischendurch schon mal um die nächsten Arbeitsschritte. Danach nimmt er sich die inzwischen eingetroffene Zahl und setzt die unterbrochene Addition fort (siehe: „Dynamic Execution“, S.19). Kein Wunder also, wenn ein PC von heute über 300mal schneller ist als vor 25 Jahren. 6 Die Datenbausteine: Bits und Bytes Für fast alles, was wir denken, gibt es Worte. Unsere Wörter bestehen aus Buchstaben, die Wörter eines Computers hingegen aus Ziffernfolgen, und mit diesen werden Daten, Befehle, Ergebnisse sowie Texte dargestellt. Die Zahlen im PC bestehen nur aus Kombinationen der Ziffern 0 und 1 – das nennt man Binärsystem. Im binären Zahlensystem wird aus der Dezimalzahl 2 die Binärziffernfolge 10 (gesprochen „Eins Null“), die 3 entspricht der Ziffernfolge 11, die 4 lautet 100 usw. Jede Stelle in dieser binären Ziffernfolge entspricht einem Bit. Das Bit ist die kleinste Informa-tionseinheit für den Computer. Der PC arbeitet mit Informationsblöcken, die aus mehreren Bits bestehen. Um ein Zeichen oder eine Zahl darzustellen, verwendet der Computer acht Bits. Einen Block aus acht Bits nennt man ein Byte. Für die Bits in einem Byte gibt es 256 Kombinationsmöglichkeiten (28). Das reicht, um alle Buchstaben und Ziffern darzustellen sowie alle Sonderzeichen und jede Menge weiterer Symbole. Moderne Prozessoren wie der Pentium® Prozessor von Intel und sein Nachfolger, der Pentium® II Prozessor, können in einem Schritt bis zu 64 Bit große „Datenwörter“ bearbeiten. Die Byte-Pakete können sowohl Daten als auch Befehle enthalten. Je mehr Bytes auf einmal gelesen, verarbeitet und gespeichert werden können, um so stärker der Prozessor. 7 Vom Bit bis zum Terabyte 1024 Bit sind 1 Kilobit (KBit). Beispiel: Besonders schnelles Surfen im Internet geht mit ISDN bei ca. 65.536 Bit pro Sekunde (= 64 KBit). 1024 KBit sind 1 Megabit (MBit), 1024 MBit wiederum 1 Gigabit (GBit). Acht Bit sind ein Byte. Und ein Kilobyte (KByte) muß die zehnfache Potenz von 2 sein (210), das sind genau 1024 Byte. Zwei Kilobyte sind folglich nicht 2000 Byte sondern 2048, also 211. 1024 Kilobyte nennt man ein Megabyte (MByte). 1024 Megabyte ergeben ein Gigabyte (GByte). Ein GByte sind somit nicht 1 Milliarde Byte sondern genau 1.073.741.824 Byte. 1024 GByte heißen ein Terabyte (TByte) – übrigens mit einem „r“ geschrieben, hat also nichts mit „Terra“ (lat. „Erde“) zu tun. Speicherkapazitäten: Auf normale Disketten passen 1,44 MByte. Für Microsoft® Windows® braucht der PC mindestens 16 MByte RAM (für speicherhungrige Grafikanwendungen reichen in den meisten Fällen 64 MByte). Festplatten beginnen mit Speicherkapazitäten von 2 GByte und sind mit 16 GByte schon echte Speicherjumbos. Auf die Kassetten von Bandlaufwerken für die Datensicherung (Streamer) passen bis zu 48 GByte. Eine CD-ROM hingegen faßt nur 650 MByte, die magneto-optische Disk, rund 5 GByte, und auf den CD-ROM-Nachfolger, die DVD (Digital Versatile Disk) passen immerhin bis zu 18 GByte. Große Datenbanken können mehrere GByte enthalten, und für die täglichen Wetterberechnungen erreicht die Datenbasis schon etliche TByte (etwa hundert 10-GByte-Festplatten). 8 Hardware Die gesamte Computer-Elektronik heißt Hardware: nämlich alles, was man anfassen kann – Prozessor, Hauptplatine, Speicherchips, Netzteil und Gehäuse sowie Peripheriegeräte – also Speicherlaufwerke und deren Steuerplatinen (Controllerkarten genannt), Grafikkarte, Monitor und alle Eingabegeräte (Tastatur, Maus, Joystick, Modem, Scanner, Plotter, Grafiktablett, usw.). Computerprogramme nennt man Software. Das ist eine Folge von Anweisungen, die dem Prozessor sagen, was er und Software: der Stoff aus dem PCs sind mit den Daten machen soll. Alle Anweisungen erhält der Prozessor in Form von Bits und Bytes. Die Systemsoftware macht den PC funktionsbereit. Die allerwichtigsten Teile davon sind schon fest im PC gespeichert, als das sogenannte BIOS (Basic Input/Output System). Diese „Firmware“ sitzt in speziellen ROM-Chips (Read Only Memory), die auf der PCHauptplatine stecken. Diese etwa pizzaschachtelgroße Leiterplatte wird meist Motherboard oder Mainboard genannt. Das BIOS wird sofort nach dem Einschalten aktiv und haucht dem PC gewissermaßen Leben ein. Balanced Elements for Best Performance Pentium® II Processor 350/400 MHz AGP Graphics High-Bandwidth 100 MHz System Bus Intel 440BX Chipset Fast 100 MHz SDRAM Memory High Performance I/O Interfaces and Peripherals 9 Das Betriebssystem . . . . . . ist ebenfalls Systemsoftware (z.B. Microsoft® Windows® 98). Es liefert die komplexeren Computerfähigkeiten. Nachdem der Computer vom BIOS „aufgeweckt“ worden ist, lädt er das Betriebssystem selbständig von der Festplatte in den Arbeitsspeicher. Kompakte Mobilcomputer, die Palmtop-PCs (Palmtop: engl. „Palm“ = Handfläche) für die Westentasche, laden ihr Betriebssystem von Festspeichern, EEPROMs genannt (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory). Jene Funktionen, für die man den PC eigentlich braucht (Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Internet etc.) werden von den Anwendungsprogrammen bereitgestellt. Das Betriebssystem lädt die Anwendungssoftware ins RAM, ebenso die vorhandenen Daten, welche weiter verarbeitet werden sollen. Ordnung und Übersicht durch Dateien und Verzeichnisse Die Daten und Programme müssen zum Speichern systematisch geordnet werden, so daß man sie leicht ablegen und wiederfinden kann. Als „logische“ Behälter für Daten und Programme dienen Dateien. Und so, wie mehrere unterschiedliche Schriftstücke in verschiedene Ordner abgelegt werden können, lassen sich Dateien in Verzeichnissen speichern. Solche Verzeichnisse kann man untergliedern wie eine Büroablage, und zwar auch in mehrfach verschachtelte Unterverzeichnisse. 10 Tempo ist Nervensache – der Bus und die Slots Der Bus: Um Informationen aufzunehmen (Input) und anschließend zu verarbeiten (Output), hat der Körper das Nervensystem. Ähnlich braucht der Computer ein System aus Signalleitungen, auf denen er die Bits zwischen seinen verschiedenen Komponenten übermittelt. Nach dem Prinzip einer mehrspurigen Schnellstraße befördert dieser Daten-Bus mehrere Informationen gleichzeitig – daher auch der Name. Auch der Datenfluß zum Bildschirm sowie zu den diversen Speicherlaufwerken geht über den Bus. Das Bus-System ist Bestandteil des gesamten Netzes aus Leiterbahnen auf der Hauptplatine. Es gliedert sich in verschiedene aufgabenspezifische Bereiche, z.B. den Systembus für den Datenaustausch zwischen CPU und RAM. Der I/O-Bus (I/O = Input/Output) erledigt den Datenaustausch mit den Peripheriegeräten. Die Slots: Wie eine Autobahn hat der I/O-Bus mehrere Anschlußstellen, Steckplätze bzw. Slots genannt. Hier lassen sich zusätzliche PC-Komponenten an- schließen, sogenannte Controller-Karten, welche die Aktivität von Peripheriegeräten regeln (z.B. Grafik- und Soundkarten, Festplattencontroller, Schnittstellenkarten für Maus, Drucker, Modem etc.). Das Chipset: die Datenampel Den Datenverkehr zwischen sämtlichen PC-Komponenten, also zwischen Massenspeicher, RAM, Prozessor und der Steuerelektronik bzw. Controller für die übrigen Peripheriegeräte (z.B. Bildschirm, Soundkarte, etc.) regelt eine Gruppe von speziellen Chips – Chipset genannt. 11 ByteDie meisten Mainboards haben mehrere Slots (Steckplätze). Einige davon ermöglichen besonders flotten Datenfluß: bis zu 132 MByte/Sekunde, denn sie haben eine Busbreite von 32 Bit (entspricht 32 „Bit-Fahrspuren“). Dies sind die PCISteckplätze (PCI = Peripheral Component Interface), deren Bustakt auf PCs mit schnellen Pentium® II Prozessoren 100 MHz beträgt. Sie bieten daher besonders hohen Datendurchsatz. Je höher der Bustakt, um so schneller können die Daten aufeinander folgen. und Bit-Schleusen Bei den Pentium II Prozessoren mit 350, 400 und 450 MHz beträgt der Bustakt für den RAM-Zugriff 100 MHz. Processor L2Cache CPUKern Arbeitsspeicher (RAM) Grafikkarte AGPChipset CD-ROM-Laufwerk Auf den übrigen ISA-Slots (Industry Standard Architecture) mit 16 Bit Busbreite sitzen Schnittstellenkarten für Funktionen, bei denen nicht so große Datenmengen bewegt werden müssen (z.B. Maussteuerung, E-Mail und Internet). Deshalb gestatten diese auch mit ihrem niedrigeren Bustakt von 7,65 MHz immer noch genügend Arbeitstempo. Karten für ISA-Slots passen nicht in PCISteckplätze und umgekehrt. Festplattenlaufwerk Schnittstellenkarte 12 Grafikkarte und Soundkarte . . . . . . das „Sprachzentrum“ des PCs Für die Darstellung von Daten und Arbeitsergebnissen des PCs auf dem Bildschirm sorgt die Grafikkarte. Diese Elektronikplatine hat einen externen Bildschirmanschluß. Die Soundkarte hingegen setzt Softwarebefehle in elektrische Tonsignale um, sendet diese zu den externen Lautsprechern und empfängt überdies Ton vom CD-ROM-Laufwerk, vom Mikrofon oder anderen Audiogeräten (Keyboard, DAT-Rekorder). Das Modem – ein Daten-Telefon Die Hardware für den Internetanschluß ist ein analoges Modem oder ein ISDNAdapter. Als externe Adapter lassen sie sich – wie übrigens auch die Maus – über eine Schnittstellenkarte anschließen, und zwar an der „seriellen“ Schnittstelle (engl. Interface). Auf der seriellen Schnittstelle laufen die Daten im Gänsemarsch durch, und zwar mit maximal 115.200 Bits/Sekunde (entspricht etwa 14 KByte/ Sek.). Eine solche Interface- bzw. I/OKarte (I/O = Input/Output) enthält meist auch den Druckeranschluß – das ist die parallele Schnittstelle. Wie beim Bus, laufen die auch hier die Bits mehrspurig. 13 RAM - Treffpunkt für Daten und Programme Im Arbeitsspeicher (RAM) liegen die Daten bereit zur Verarbeitung durch den Prozessor. Wichtig: Das RAM behält die Daten nur, solange der PC eingeschaltet bleibt. Danach sind sie unwiederbringlich weg – auch wenn man den PC anschließend wieder einschaltet. Programme können erst mit genügend RAM alles zeigen, was sie können. Je mehr RAM, um so bequemer und zügiger kann man arbeiten – und um so mehr Anwendungsprogramme lassen sich gleichzeitig nutzen. Wieviel RAM ist nötig? Mit Windows® 98 sollte der PC mindestens über 16 Megabyte RAM verfügen, und 32 MByte sind für die meisten Anwendungen optimal. Nur für Grafikund Bildverarbeitungsprogramme bringen 64 MByte RAM oder noch mehr Arbeitsspeicher spürbare Vorteile, denn hier kann schon eine einzige Datei ohne weiteres 16 MByte haben oder noch erheblich mehr. RAM ist mittlerweile 10mal billiger, als noch vor vier Jahren. 14 Die RAM-Elite Je flotter der Prozessor, desto rascher müssen die Speicherbausteine Daten mit dem Prozessor austauschen. Damit sie ihr überlegenes Arbeitstempo voll ausspielen können, erhalten die Pentium® II Prozessoren mit 350, 400 und 450 MHz ihre Daten von den besonders fixen SDRAMChips (Synchronous Dynamic RAM). Noch schneller arbeiten die teureren SRAMs (Static RAM), und zwar dort, wo es sich am ehesten lohnt, nämlich im Cache-Speicher. Cache – die griffbereiten Bits Ein Telefonbuch wird so häufig gebraucht, daß es meist nicht im Buchregal steht, sondern griffbereit neben dem Fernsprecher liegt – oft sogar noch aufgeschlagen, nämlich bei der zuletzt benötigten Telefonnummer. Das spart Zugriffszeit. Ähnlich im PC: Dort werden die zuletzt benutzten Daten entsprechend ihrer Zugriffshäufigkeit in einem besonders schnellen Zwischenspeicher bereitgehalten, dem „Cache“ (frz.: „verstecken“). Dieser intelligente Zwischenspeicher funk- tioniert nämlich so unauffällig, daß der Anwender nur den Tempogewinn bemerkt. Zweierlei Cache: L1 und L2 Level-1-Cache (L1) sitzt direkt auf dem ProzessorChip (beim Pentium II Prozessor sind das 32 KByte). Dieser Cache übergibt die Daten im CPUTakt, also ohne jeglichen Zeitverlust, an den Prozessor, so daß er mit maximalem Tempo rechnen kann. Was über 32 KByte hinausgeht, sitzt als sekundärer „L2-Cache“ direkt daneben auf der Prozessorplatine, hat 512 KByte und funktioniert nur etwas langsamer – beim Pentium II Prozessor mit halbem Prozessortakt. 15 1000fache Leistung in 3 Jahrzehnten Meilensteine in der Prozessorgeschichte ● 1971: Der erste Mikroprozessor der Welt – von Intel. Der i4004 war das „Gehirn“ einer programmierbaren Rechenmaschine und mit seinen 2300 Transistoren der erste Computer auf einem einzigen Chip. Und so stark, wie der erste Röhren-Großcomputer ENIAC von 1947. ● 1981: Fünf Jahre nach der Markteinführung des ersten Personal Computers, bringt IBM den ersten PC heraus, angetrieben vom Intel 8088 Mikroprozessor. Dieser 8-Bit-Prozessor schafft 1 Million Rechenoperationen pro Sekunde. Bis dahin hatte Intel bereits weit leistungsfähigere Prozessoren fertigentwickelt: 1975 den 32-Bit-Prozessor iAPX432 und 1978 den 16-Bit-Prozessor 8086. Auf dem damals noch sehr konservativen Markt wurden jedoch beide von den Software-Entwicklern nicht akzeptiert. ® ● 1993: Intel® Pentium Prozessor – 200mal schneller als der 8088 und Ausgangspunkt für den drei Jahre später eingeführten Pentium® II Prozessor, derzeit der stärkste Intel-Prozessor für Desktop PCs. Rechenpower - ein Platzproblem Wäre ein Transistor so groß wie ein Reiskorn (ca. 8 Quadratmillimeter), ließen sich die 2300 Transistoren, die der Chip des ersten Prozessors von Intel (i4004) hatte, gerade noch auf einer CD-Hülle unterbringen. Die 134.000 „Transistorkörner“ des 80286 würden bereits eine ordentliche Vierzimmerwohnung (107 m2) belegen, und für die 7,5 Millionen des Pentium II Prozessors bräuchte man bei rund 6000 m2 fast schon einen Fußballplatz (70x105 m). Aber mit der heutigen Fertigungstechnik wäre der Chip des i4004 nur noch so klein wie ein Staubkorn (Kantenlänge etwa zwei hundertstel (2/100) mm (0,021 Millimeter). Ausführliche Infos zur Prozessorgeschichte: http://www.intel.com/ intel/museum/25anniv/index.htm 16 Drei Jahrzehnte Mikroprozessor-Technik von Intel Prozessor Einführung Wortbreite intern extern Taktraten Leistung (MHz) (Mips#/iCOMP 2.0*) # 11/1971 i4004 4 Bit 4 Bit 108 kHz 0,06 1/1974 8080 8 Bit 8 Bit 2 MHz 0,64 1975 # iAPX 432 32 Bit 32 Bit 8 ca. 3 6/1978 8086 16 Bit 16 Bit 4,77 - 8 <1 6/1979 8088 16 Bit 8 Bit 4,77 - 10 <1 2/1982 80286 16 Bit 16 Bit 6 - 12 1 - 2,66 # # # # # Transistorzahl Strukturbreite technische Besonderheiten 2300 10 µ 6000 6,00 µ CPU des ersten Home-Computer-Bausatzes Erster Mikroprozessor der Welt, eingebaut in einen elektronischen Tischrechner 220.000 3,00 µ Welt-erster 32-Bit-Microprozessor (mit Cache) 29.000 3,00 µ Wird später als Nachfolger des 8088 im IBM PC/XT eingesetzt 29.000 3,00 µ CPU des 1. IBM PC/XT 134.000 1,50 µ CPU des 1. IBM PC/AT 275.000 1,00 µ Erster Intel-Prozessor mit Multitasking-Fähigkeit 275.000 1,00 µ Abgespeckte Version des 386 mit 16 Bit breitem Bus zum RAM 1.200.000 1,00 µ Mit integrierter FPU erstmals mit integriertem Cache 1.185.000 1,00 µ Preiswerte CPU ohne FPU 1.200.000 0,80 µ Interne Taktfrequenz erstmals höher als externer Bustakt 3.100.000 0,80 µ Zweiter, zusätzlicher integrierter Cache; erstmals 2 Befehle/Taktzyklus; intellig. Stromsparschaltung 80386 (Intel386™DX) 32 Bit 32 Bit 16 - 33 6 - 12 6/1988 80386SX (Intel386™SX) 32 Bit 16 Bit 20 - 33 2,5 - 2,9 4/1989 80486DX (Intel486™DX) 32 Bit 32 Bit 25 - 50 20 - 27 4/1991 80486SX (Intel486™SX) 32 Bit 32 Bit 16 - 33 20 - 27 3/1992 80486DX2 (IntelDX2™) 32 Bit 32 Bit 50 - 66 40 - 54 3/1993 Intel® Pentium® Prozessor 32 Bit 64 Bit 60 - 200 100 - ca. 260 3/1994 80486DX4 (IntelDX4™) 32 Bit 32 Bit 75 - 100 53 - 70,7 1.600.000 0,60 µ Schnellster 486er-Prozessor 11/1995 Pentium® Pro Prozessor 32 Bit 64 Bit 150 - 233 220* 5.500.000 0,35 µ Optimiert für Workstation- und Server-Anwendungen, die auf Windows* NT und Unix* basieren 1/1997 Pentium® MMX™ Prozessor2 32 Bit 64 Bit 166 - 233 160 - 203* 4.500.000 0,35 µ Besonders gute Leistung bei Multimedia- und Internet-Anwendungen 5/1997 Pentium® II Prozessor 32 Bit 64 Bit 233 - 450 267 - 483* 7.500.000 0,35 µ Derzeit stärkster Intel-Prozessor für private und kommerzielle Einsatzbereiche 6/1998 Intel® Celeron™ Prozessor 32 Bit 64/80 Bit 266 - 300 213 - 318* 7.500.000 0,25 µ Preisgünstiger kleiner Bruder“ des Pentium II Prozessor für private Anwendungen 6/1998 Pentium® II Xeon™ Prozessor 32 Bit 64/80 Bit 450 7.500.000 0,25 µ Spitzenmodell für Server sowie Workstations im Midrange-Bereich und darüber 10/1985 # # # # # # A B 16,5 ; 13,7 1 # ) Mips: Million instructions per second: Millionen Befehle pro Sekunde: Galt als Maß für die Prozessorleistung vor Einführung von Intels iCOMP-Index – einem praxisnäheren Maß für die Prozessorleistung bei typischen Büro- und Heimanwendungen. A ) SpecInt ist ein Maß für die Computerleistung bei ganzzahligen Rechenoperationen [Anwendungen, wie Textverarbeitung, Datenbank etc.], B) SpecFP mißt die Leistung bei Fließkommaberechnungen – beide speziell für Prozessoren in Servern und High-End-Workstations. 1 ) FPU (Floating Point Unit = mathematischer Koprozessor) – unterstützt die CPU bei Fließkommaberechnungen und bringt bessere Bildqualität für komplexe Spiele mit räumlicher Darstellung sowie mehr Rechentempo bei technischen, wissenschaftlichen und statistischen Anwendungen. 2 ) Pentium® Prozessor mit MMX™ Technologie – die Intel MMX™ Technologie wirkt wie eine Art „Turbolader“ bei Multimedia-Anwendungen und bei Bildbearbeitung, sowie bei Video, Audio und Kommunikation. 17 Das Arbeitspferd – der Pentium® II Prozessor Der Pentium II Prozessor wurde für hochleistungsfähige Desktop-Systeme konzipiert. Wie seine Vorgänger verarbeitet ein Pentium II Prozessor alle Programme, die seit dem 8086 für IBMkompatible PCs geschrieben wurden. Andererseits nutzt er – wie der Pentium® Pro Prozessor – die besonders fortschritt- liche und leistungsstarke 32-Bit-Software optimal, so zum Beispiel die modernen Betriebssysteme Windows NT oder Unix und die speziell dafür entwickelten Anwendungen. Spitzentempo bietet er selbstverständlich auch unter Windows® 95 und Windows 98. Somit ist der Pentium II Prozessor ideal sowohl für den kommerziellen wie auch privaten Einsatz. Besonders hohe Leistung zeigt der Pentium II Prozessor bei Multimedia-, Internet- und Kommunikationsanwendungen. Das bedeutet unter anderem: Videowiedergabe mit fließend schneller Bildwiederholrate (in Vollbildgröße), verbesserte Farbwiedergabe, deutlichere, höher aufgelöste Grafik sowie Audio in CD-Qualität mit Räumlichkeitseffekten wie im Kino. Von diesen Leistungsdimensionen profitieren langfristig auch viele Busineß-Anwendungen (z.B. Office-Pakete, Scannen, Bildund Videobearbeitung sowie Videokonferenzen). Ausführliche Details finden Sie auf den Web-Seiten von Intel unter: http://www. intel.de/deutsch/PentiumII/home.htm 18 Was macht den Pentium® II Prozessor Dynamic Execution: Sie beschleunigt die Programmausführung, und zwar durch die geschickte Kombination verschiedener Verarbeitungsverfahren, mit denen der Prozessor seine Arbeit vorausschauend optimieren kann: Multiple Branch Prediction, Datenflußanalyse und Speculative Execution – erstmals eingeführt beim Pentium® Pro Prozessor. Erläuterungen: http://www.intel.de/ deutsch/PentiumII/specs/dynamic.htm. Intel® MMX™ Technologie: Dahinter steckt Intels neue Media Enhancement so stark? Technologie (MET), und die bringt im Pentium II Prozessor höhere Leistung für Multimedia- und Kommunikationsanwendungen. MMX verbessert unter anderem Kompression und Dekompression von Videodaten, und dank SIMD-Technik (Single Instruction, Multiple Data) läßt sich ein Befehl gleichzeitig auf mehrere Daten anwenden. Dual Independent Bus-Architektur: Ein separater 64-Bit-Bus zum L2-Cache (wie schon beim Pentium Pro Prozessor). Der Systembus (auch Front Side Bus = FSB genannt) in den Modellen mit 350, 400 und 450 MHz CPU-Takt ist überdies mit 100 MHz Bustakt deutlich schneller als der 66-MHz-Systembus der älteren Pentium-II-Prozessor-Modelle. Der Prozessor nutzt beide Busse gleichzeitig und kann dabei mehrere Befehle auf einmal abarbeiten, weil diese Bus-Architektur wie ein mehrstufiges Fließband arbeitet (Pipeline). Das verdreifacht die interne Datenübertragungsrate gegenüber Prozessoren mit nur einem Bus. 19 Mehr Grafik-Power durch AGP (Advanced Graphics Port) ist ein spezieller, für Grafikdaten reservierter Bus (viermal schneller als PCI) – auf Motherboards, die mit dem entsprecheden Chipset Intel® 440LX bzw. Intel 440BX arbeiten. AGP ermöglicht dem Anwender eine verbesserte 3D-Grafik (z.B. für Spiele, Bildbearbeitung oder CAD) mit erheblich detailreicheren Oberflächenstrukturen (Texturen) bei großen Bildwiederholungsraten. Er ermöglicht höhere Bildauflösungen und entlastet dabei den Videospeicher der Grafikkarte beim Bildaufbau sowie den Pentium® II Prozessor wie auch den übrigen PCI-Bus. Pentium® II Processor DIB L2 Cache Core 1.0 GB/s 100-MHz System Bus 800 MB/s Graphics Accelerator AGP 528 MB/s AGPset 800 MB/s Local Memory System Memory Textures 132 MB/s I/O I/O AGP SEC-Kassette (Single Edge Contact) Der Prozessor sitzt zusammen mit dem L2-Cache auf einer eigenen kleinen Steckkarte, die in einem Kühlgehäuse gekapselt ist. Die SEC-Kassette vereinfacht den Einbau von Prozessoren und deren Austausch. Mehr Info hierzu unter: http://www.intel.de/deutsch/PentiumII/ specs/sec.htm und zu AGP unter http://www.intel.de/pressroom/archive/ releases/cs082597.htm sowie http:// developer.intel.com/solutions/ tech/ agp. htm 20 Pentium® II Prozessor: in drei Varianten erhältlich Als Hochleistungsmodell mit 350, 400 bzw. 450 MHz und 100 MHz Bustakt zum RAM. ● Als energiesparende Notebook-Version (233, 266 und 300 MHz) – erheblich kompakter und leichter als die stationären CPU-Modelle. ● Als aktuelles Spitzenmodell Pentium® II Xeon™ Prozessor mit 450 MHz für Slot 2. Mit Optimierungen für den Multiprozessor-Betrieb (bis zu 8 CPUs) sowie L2-Cache bis zu 2 MByte (volle Taktfrequenz auf dem Bus zum Cache). ● Plus: Fortschrittliche Wartungsfunktionen, z.B. Temperatursensor, Fehlerkorrektur durch ECC (Error Checking and Correction), Funktionelle Redundanzprüfung (Functional Redundancy Checking = FRC) und ein separater System-ManagementBus. Erläuterungen siehe http://www.intel.de/deutsch/pentiumii/ xeon/features/index.htm. Ausgewogene Leistung: Der Pentium II Prozessor bietet ausgewogene Höchstleistung in allen Anwendungsbereichen durch ● hohe Taktfrequenz und moderne Prozessor-Architektur, ● schnellen Systembus (64 Bit) und superschnelles SRAM, ● Entlastung des PCI-Busses von Grafik-Funktionen durch den hocheffizienten AGP-Chipset Intel® 440LX oder Intel 440BX, ● durchsatzstarke I/O-Schnittstellen zu den Peripheriegeräten (z.B. USB = Universal Serial Bus), ● Wirtschaftlichkeit: Im Leerlauf, oder sobald er nicht die volle Rechenleistung bringen muß, schaltet sein abgestuftes Powermanagement den Prozessor auf Sparflamme. 21 Der kleine Bruder: Intel® Celeron™ Prozessor Als kostengünstiger Einstiegsprozessor hat der Intel Celeron Prozessor alle Fähigkeiten, um die Grundanforderungen und Preisvorstellungen von Einsteigern im privaten und geschäftlichen Bereich zu erfüllen. Durch sein ausgewogenes Leistungsprofil bietet er beeindruckende Multimedia-Power (Spiele, Internet) und erledigt souverän alle Standardanwendungen (Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Datenbank, Busineß-Grafik und -Präsentation). Die Technik 66 MHz Systembus, schneller L1-Cache mit 32 KByte, Intel® MMX™ Technologie und Dynamic Execution. Er arbeitet mit dem preiswerteren Chipsatz Intel 440EX und basiert auf Intels P6-Mikroarchitektur, deren Systembus das gleichzeitige Abarbeiten mehrerer Programmschritte ermöglicht. Der Intel Celeron Prozessor, erhältlich mit 300 und 333 MHz, hat 128 KByte Cache (L2), der sich, im Gegensatz zum Pentium® II Prozessor, auf dem Chip des Mikroprozessors befindet. Weitere Infos finden Sie unter: http://www.intel.de/deutsch/celeron/ index.htm 22 Ein neues Her(t)z für den alten PC: die Pentium® II OverDrive® Prozessoren Bei Rechnern mit einem Pentium Prozessor kann man die alte CPU kostengünstig gegen eine stärkere austauschen. Hierzu bietet Intel Upgrade-Versionen: die Intel® Pentium II OverDrive Prozessoren. Mit diesen „Austauschmotoren“ lassen sich nicht nur die bisherigen Hardwarekomponenten bei wesentlich höherer Rechenleistung weiter verwenden, sondern auch die speziellen Leistungsmerkmale moderner Software nutzen. Derzeit bietet Intel die folgenden Aufrüstmöglichkeiten: ® ● Austausch von Pentium Pro Prozessoren (166/200 bzw. 150/180 MHz) gegen schnellere Pentium II OverDrive Prozessoren (300 bzw. 333 MHz) ● Pentium OverDrive Prozessoren mit MMX™-Technik (mit max. 180 bzw. 200 MHz) anstelle von Pentium Prozessoren mit Taktfrequenzen zwischen 75 und 166 MHz 23 Tempo, Kraft und Köpfchen Einen ausführlichen PC-Einkaufsleitfaden finden Sie auf den Intel-Web-Seiten unter: http://www.intel.de/deutsch/ home/buyers iCOMP Index 2.0 ® Der iCOMP Index 2.0 ist ein Vergleichswert für die relative Leistung verschiedener Intel Mikroprozessoren. ® ® LEISTUNGSWERTE P R O Z E S S O R E N 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Ein voll ausgestatteter PC mit ausgewogener und flexibler Leistung. PERFORMANCE-PC Datenbankanwendungen, Tabellenkalkulation) wie auch weltweit anerkannte, spezielle Systemtests, sogenannte Benchmarks. Beim Design legt Intel höchsten Wert darauf, daß die Mikroprozessoren in allen drei Bereichen, nämlich Integer, Multimedia und 3D, ausgewogene Leistung anbieten. Einzelheiten zur Leistungsbeurteilung finden Sie auf den Intel-Web-Seiten unter: http://www.intel.de/deutsch/procs/perf/ PentiumII/index.htm 483 Pentium® II 450 MHz Pentium II 400 MHz 440 Pentium II 350 MHz 386 366 Pentium II 333 MHz Ein PC, der die Grundfunktionen erfüllt. BASIS-PC Drei Elemente der Prozessorleistung Um die Leistung unterschiedlicher Prozessoren schlüssig zu vergleichen, braucht man ein Meßverfahren, das die Prozessorfähigkeiten praxisgerecht beurteilt. Hierzu hat Intel den iCOMP® Index 2.0 (Intel Comparative Microprocessor Performance) entwickelt. Der iCOMP Index bietet ein leichtverständliches Maß zum Vergleich der relativen Leistung von Intel Mikroprozessoren. Dabei werden sowohl handelsübliche 32-Bit-Anwendungen verwendet (z.B. Textverarbeitung, 318 Intel® Celeron™ 333 MHz 296 Intel Celeron 300A MHz Intel Celeron 300 MHz 226 Weitere Erläuterungen zum iCOMP Index finden Sie auf der letzten Seite 24 Produkte rund um den Prozessor von Intel Von Intel gibt es zahlreiche andere Computerhardware, unter anderem Motherboards, Laufwerkscontroller und Grafikkarten sowie Netzwerkprodukte (Ethernetkarten, Hubs etc.) Ebenfalls von Intel: PCI-Bus, Intel MMX™ Technologie und AGP – siehe auch: http://www.intel.de/ sites/deutsch/contents.htm Neue Technologien von Intel ® ● Intel Video Phone mit ProShare -Technologie – ermöglicht PC-gestützte Videotelefonate über herkömmliche analoge Telefonleitungen, und zwar anhand des Intel Create & Share™ Kamera-Sets. (siehe auch: http://www.intel.de/ deutsch/createshare/look.htm). ● USB (Universal Serial Bus) – ein neuer Schnittstellenstandard, durch den sich bis zu 127 externe Peripheriegeräte gleichzeitig mit dem PC verbinden lassen und die man bei eingeschaltetem PC ohne Betriebsstörung auswechseln kann (hotplug). ● ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) – intelligentes PowerManagement der neuesten Generation. Damit können Betriebssystem, Motherboard-Hardware und Peripheriegeräte (CD-ROM-Laufwerke, Festplatten, Scanner etc.) Daten über den Energieverbrauch austauschen – im Gegensatz zu bisherigen Power-Management-Systemen. Mit ACPI hat das Betriebssystem Zugriff auf alle Power-ManagementFunktionen und kann somit den Energieverbrauch der einzelnen Geräte präzise an den jeweiligen und aktuellen Bedarf anpassen. 25 Intel-Technik im Wer sucht, der findet Alles Wissenswerte rund um Prozessoren, Computertechnik und neueste Entwicklungen steht rund um die Uhr auf den Web-Seiten von Intel bereit – klar beschrieben, anschaulich illustriert und zum Teil mit animierter Grafik. Auf der Suche nach gewünschten Themen empfiehlt es sich, das Inhaltsverzeichnis der deutschen Home-Page (http://www.intel. de/sites/deutsch/contents.htm) wie auch der amerikanischen Web-Site aufzusuchen (http://www.intel.com/contents.htm). Internet Info-Tip Auf den Presse-Seiten von Intel im Web gibt es jede Menge Hintergrund-Info, die selbst schwierige Sachverhalte für technisch weniger bewanderte Leser verständlich erläutert. 26 Stichwortverzeichnis ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) 25 Festspeicher siehe EEPROM 10 Megabyte (MByte) 8 Software 9, 16, 18, 23 AGP (Advanced Graphic Port) 20, 21, 25 Fließkommaberechnungen 17 MMX™ (Multimedia Extension) 19, 22, 23, 25 Soundkarte 11, 13 Arbeitsspeicher 5, 6, 11, 12, 14 Front Side Bus (FSB) = Systembus 19 Modem 4, 9, 11, 13 Speculative Execution 19 Benchmark 24 FRC (Functional Redundancy Checking) 21 Motherboard (Mainboard) 9 Siehe Hauptplatine Speicher 5, 15, 17 Betriebssystem 10 Gigabit (GBit) 8 Multimedia 18, 19, 22, 24 Speicherchip 9 binär 7 Gigabyte (GByte) 8 Multiple Branch Prediction 19 Speicherkapazitäten 8 BIOS (Basic Input/Output System) 9, 10 Grafikkarte 9, 13, 20 Output 4, 9, 11, 13 Speicherlaufwerke 5, 9 Bit 7, 8, 12, 16, 17, 18 Hardware 9 PCI (Peripheral Component Interface) 12, 21, 25 SRAM (Static RAM) 15, 21 Bus 11, 12, 13, 17, 20, 21, 22 Hauptplatine 9, 11 Pentium® II OverDrive® 23 Standardanwendungen 22 Byte 7, 8, 12 Hot plug 25 Pentium® II Xeon™ Prozessor 21 Steckkarte 20 Cache 15, 17, 20, 21, 22 I/O-Bus 11 Pentium® Pro Prozessor 19 Steckplatz 11 Chipset 11, 21 I/O-Karte 13 Pentium® II Prozessor 4, 6, 7, 16, 19, 20, 21 Steuerplatine (Controllerkarte) 9 Controller – siehe Steuerplatine 9, 11 iCOMP® Index 2.0 24 Pipeline 19 Streamerkassette 5 CPU (Central Processing Unit) 4 Input 4, 9, 11, 13 Relative Leistung – siehe iCOMP Systembus 11, 19, 21, 22 Datei 14 Integer 24 ROM (Read Only Memory) 9 Systemsoftware 9, 10 Diskette 5 Intel® Celeron™ Prozessor 22 Schnittstellenkarte 11, 12, 13 Taktfrequenz 6, 17, 22 Druckeranschluß 13 ISA (Industry Standard Architecture) 12 SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) 15 Taktzyklus 6, 17 Dynamic Execution 19, 23 Kilobit (KBit) 8 SEC-Kassette (Single Edge Contact) 20 Terabyte (TByte) 8 ECC (Error Checking and Correction) 21 Kilobyte (KByte) 8 serielle Schnittstelle 13 USB (Universal Serial Bus) 25 EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) 10 MET (Media Enhancement Technology) 19 SIMD (Single Instruction, Multiple Data) 19 Wechselplatten 5 Festplatte 5, 10, Megabit (MBit) 8 Slot – siehe Steckplatz 11, 12 Zeittakt 6 27 Internet (World Wide Web): www.intel.com (c) 1998 Intel Corporation. Alle Rechte vorbehalten. Celeron, Intel, Intel Inside, das Intel Inside Logo, BunnyPeople, iCOMP, Pentium und Pentium II Xeon, Create & Share, OverDrive, Intel386, Intel486, IntelDX4, MMX und ProShare sind Warenzeichen der Intel Corporation in USA und anderen Ländern. Alle anderen Marken- und Produktnamen sind Eigentum der jeweiligen Inhaber. Bestellnr.: RIB 391 G Der iCOMP® Index 2.0 veranschaulicht die relative Leistung von Intel Mikroprozessoren unter Verwendung von 32-Bit-Anwendungen und -Benchmarks. Er basiert auf den fünf Benchmarks CPUmark32, NortonSI-32, SPECint95, SPECfp95 und dem Intel Media Benchmark. Der Wert für den iCOMP Index 2.0 eines jeden Prozessors wird nur zum Zeitpunkt seiner Markteinführung ermittelt, wobei die Tests mit einem gut konfigurierten handelsüblichen System durchgeführt werden. Die relativen Werte des iCOMP Index 2.0 sowie die tatsächliche Leistung des Systems können durch Unterschiede bei den Hardwarekomponenten (abgesehen vom Mikroprozessor selbst), durch Fortschritte im Herstellungsprozeß von Mikroprozessoren, durch die Systembus-Taktfrequenz und durch Software-Design und -Konfiguration, einschließlich der Verwendung der MMX™ Technologie, beeinflußt werden. Einige der Prozessoren in diesem Diagramm verfügen über unterschiedlich große L2-Cache-Speicher und andere Systembus-Taktfrequenzen. Wer die Leistung eines Systems beurteilen möchte, bevor er sich zum Kauf entschließt, sollte hierzu andere Informationsquellen einschließlich Benchmarks auf Systemebene heranziehen. Weitere Erläuterungen zum iCOMP Index 2.0, eine Beschreibung der in den Tests verwendeten Systeme und andere Informationen über Benchmarks und die Leistung von Mikroprozessoren und Systemen finden Sie in der World Wide Web Site von Intel unter www.intel.com und den entsprechenden Links.