Prozessor (CPU)
Als Prozessor (lat. procedere: voranschreiten) bezeichnet man in der elektronischen Datenverarbeitung (EDV) eine Verarbeitungseinrichtung. Dieser Begriff kann sich auf Hardware oder Software beziehen und bezeichnet die Eigenschaft des Prozessors, in Schritten bestimmten Input zu Output zu verarbeiten. Im allgemeinen Sprachgebrauch ist meist der Zentralprozessor (die Recheneinheit) eines Computers gemeint, also das funktionale Kernstück eines elektronischen Rechners, das heute normalerweise auf einem Chip integriert ist.
Beispiele für Hardwareprozessoren sind:
- der Hauptprozessor (kurz: CPU)
- der mathematische Koprozessor
- Grafikprozessor (GPU)
- Soundprozessoren
- ein DSP (Digitaler SignalProzessor)
- spezialisierte Ein-/Ausgabeprozessoren
Einige Entwicklungsstufen von Intel-kompatiblen Mikroprozessoren:
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CPU |
Jahr | Frequenz | Transistoren | Leistung in MIPS | ansprechbarer RAM |
| 8086 | 1978 | 4,77 MHz | 5000 | 5 | 1 MB |
| 286 | 1982 | 10 MHz | 150 000 | 25 | 16 MB |
| 386 | 1986 | 25 MHz | 500 000 | 50 | 4096 MB |
| 486 | 1989 | 66 MHz | 2 Mio. | 100 | 4096 MB |
| Pentium | 1993 | 133 MHz | >3 Mio. | 200 | 4096 MB |
| Pentium III | 1998 | 800 MHz | 7,5 Mio. | 300 | 65536 MB |
| AMD Athlon | 1999 | 1000 MHz | 22 Mio. | 400 | 65536 MB |
| Pentium IV | 2001 | 2400 MHz | 42 Mio. | ||
| Pent. IV (Prescott) | 2004 | 3200 MHz | 65 Mio. |
Vom Sand zum Chip:
Wie ja allgemein bekannt ist, bestehen Computer-Chips zum größten Teil aus Silizium. Silizium ist ein Halbleiter, deshalb kann man daraus elektrische Bauteile wie Transistoren herstellen. Nun gibt es zwar mehr als genug Silizium auf der Erde, allerdings nicht in reiner Form, sondern als Siliziumdioxid (SiO2 oder auch einfach Sand). Der Prozess der Gewinnung von absolut reinem (schon kleinste Verunreinigungen machen einen Chip unbrauchbar) Silizium ist extrem zeit- und energieaufwändig und somit auch recht teuer. Ist das dann aber schließlich doch geschafft, haben die Techniker Silizium-Walzen mit 15 bis 35 cm Durchmesser vor sich. Diese werden dann mit hochpräzisen Sägen in Scheiben geschnitten. Diese Scheiben werden Wafer genannt. Mithilfe diverser Chemikalien und Bestrahlung werden die Schaltelemente ins Silizium geätzt. Somit entstehen auf einer dieser Silizium-Scheiben viele einzelne Dies (=CPU-Kerne). In diesem Zusammenhang ist es auch noch wichtig zu erwähnen, dass moderne CPUs nicht mehr nur aus Silizium bestehen. Einige Bauteile, die nur zum Strom-Transport da sind, bestehen aus Kupfer, das den Strom wesentlich besser leitet.
Prozessoren - Licht ins Dunkel:
Bis vor einigen Jahren war die Prozessorwelt noch übersichtlich: Die CPUs wurden je nach Leistung durchnummeriert und bekamen dann noch ihre Taktfrequenz in die Bezeichnung. Jeder wusste, was ein 386er mit 40 MHz war. Doch mit den Jahren und vielen unterschiedlichen Anbietern wurde das ganze komplizierter. Ist jetzt der Athlon oder der Pentium-III mit 1000 MHz schneller? Eine Frage, die man leider nicht eindeutig beantworten kann, denn beide CPUs haben ihre Stärken und Schwächen. Aber auch innerhalb einer Prozessorfamilie kann es so viele unterschiedliche Modelle geben, dass man leicht den Überblick verliert. Besonders gerne treibt Intel das Verwirrspiel mit den Kunden. Daher versuche ich im Folgenden etwas Licht in die dunkle Materie zu bringen.
Intel-kompatible Mikroprozessoren:
| CPU | AMD Duron | AMD Athlon | Intel Celeron | Pentium-III | Pentium-IV |
| Taktfrequenzen | 600-800 MHz | 600-1200 MHz | 600-850 MHz | 600-1100 MHz | 1,3 - 3,0 GHz |
| Transistoren | 29,5 Mio. | 37 Mio. | 21 Mio. | 23 Mio. | 55 Mio. |
| Die-Größe | 100 mm2 | 120 mm2 | 106 mm2 | 106 mm2 | 131 mm2 |
| Strukturbreite | 0,18 µm | 0,18 µm | 0,18 µm | 0,18 µm | 0,13 µm |
| FSB-Takt | 100 MHz | 100/133 MHz | 66/100 MHz | 100/133 MHz | bis 200 MHz |
| Speicher-Datenrate | 1,06 GB/s | 1,06-2,1 GB/s | 355-533 MB/s | 0,53-1,06 GB/s | 2,1 - 6,4 GB/s |
| 1st-Level-Cache | 2*64 KB | 2*64 KB | 2*16 KB | 2*16 KB | 12kµops+8kB |
| 2nd-Level-Cache | 64 KB | 256 kB | 0-128 KB | 256 kB - 8 MB | 512 KB |
Prozessoren im Überblick:
| Prozessortyp | Taktfrequenzen | FSB | Sockeltyp | RAM-Typ | |
| AMD: | |||||
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AMD K5 | 75 | 50 | Sockel 7 | PC66 |
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AMD K5 | 90 | 60 | Sockel 7 | PC66 |
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AMD K6-2 | 400-550 | 100 | SuperSockel7 | PC100-333 |
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AMD K6-III | 400 & 500 | 100 | SuperSockel7 | PC100-222 |
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AMD Athlon | 500-750 | 100 | Slot A | PC133-333 |
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AMD Athlon | 800 & 850 | 100 | Slot A | PC133-333 |
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AMD Athlon TB | 900-1200 | 100 | Slot A | PC266-333 |
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AMD Duron | 550-800 | 100 | Sockel A | PC133-333 |
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AMD Ahtlon PGA | 650-1300 | 100 | Sockel A | PC133-333 |
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AMD Ahtlon XP | 1500-2800 | 133 | Sockel A | PC133-333 |
| Pentium: | |||||
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Pentium | 133-200 | 66 | Sockel 7 | PC66 |
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Pentium MMX | 166-233 | 66 | Sockel 7 | PC66 |
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Pentium PRO | 166-200 | 66 | Sockel 8 | PC66 |
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Celeron SEPP | 266 & 300 | 66 | Slot 1 | PC66 |
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Celeron SEPP2 | 300 & 333 | 66 | Slot 1 | PC66 |
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Celeron | 366-533 | 66 | Sockel 370 | PC66 |
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Celeron PGA | 366-533 | 66 | Sockel 370 | PC66 |
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Celeron FCPGA | 566-700 | 66 | Sockel 370 | PC66 |
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Celeron FCPGA2 | 800-1400 | 100 | Sockel 370 | PC133 |
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Pentium 2 SECC | 266/300/333 | 66 | Slot 1 | PC66 |
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Pentium 2 SECC | 350-450 | 100 | Slot 1 | PC100-133 |
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Pentium 2 Xeon | 400-500 | 100 | Slot 2 | PC100-133 |
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Pentium 3 | 450-600 | 100 | Slot 1 | PC100-133 |
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Pentium 3 SECC2 | 533-600 | 100 | Slot 1 | PC100-133 |
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Pentium 3 SECC2 | 600-866 | 100/133 | Slot 1 | PC133-222 |
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Pentium 3 SECC2 | 900-1000 | 100/133 | Slot 1 | PC133-222 |
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Pentium 3 FCPGA | 533-1000 | 100/133 | Sockel 370 | PC133-333 |
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Pentium 3 FCPGA2 | 1000-1400 | 133 | Sockel 370 | PC133-333 |
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Pentium 3 Xeon | 500/550/700 | 100 | Slot 2 | PC100-222 |
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Pentium 4 | 1300-2600 | 400 | Sockel 478 | PC266-400 |
Historie der Prozessorsockel:
| Bezeichnung | Beschreibung |
|---|---|
| Sockel 1: | Prozessorsockel mit 238 Pins für Intel 486 SX. |
| Sockel 2: | Prozessorsockel ab 486 DX2 mit einer Versorgungsspannung von 5V. |
| Sockel 3: | Prozessorsockel mit 237 Pins ab 486 DX4 mit einer Versorgungsspannung von 3,3V oder 3,45V. |
| Sockel 4: | Prozessorsockel mit 273 Pins ab Pentium 60 und 66 (P5) mit einer Versorgungsspannung von 5V. |
| Sockel 5: | Prozessorsockel mit 320 Pins für Pentium-Prozessoren von 75 bis 133 MHz (P54C) und einer Versorgungsspannung von 3,3V bis 3,5V. |
| Sockel 6: | Angedacht für den 486, wurde aber niemals eingesetzt(235 Pins). |
| Sockel 7: | Nachfolger des Sockel 5 für Pentium-Prozessoren und gängigster Sockel für Prozessoren mit 321 Pins der 5. und 6. Generation von AMD und IBM/Cyrix als Super-Socket-7 mit 100 MHz FSB. |
| Sockel 8: | In diesem Sockel passt nur der Pentium Pro mit 387 Pins von Intel. |
| Slot 1: | Dieser Prozessor-Anschluß(242) wurde mit dem Pentium II eingeführt. Er wird auch für den Pentium III verwendet. Da der Prozessor mit L1- und L2-Cache auf einer Leiterplatte in einem Modul untergebracht ist, ähnelt dieser Sockel mehr einem Erweiterungssteckplatz. Im Prinzip ist der Slot-1 aber nichts anderes als der Sockel 8. Als Protokoll wird GTL+ verwendet. |
| Slot 2: | Der Slot 2 mit 330 Anschlüssen ist der Highend-Prozessorsockel für Intels Multiprozessoren Pentium II Xeon und Pentium III Xeon. |
| Sockel 370: | Nachdem Pentium III-Prozessoren mit Coppermine-Kern einen integrierten L2-Cache, auf dem Die(Siliziumschicht), haben, ist eine Platine nicht mehr nötig. Deshalb führte Intel die PGA-Bauform ein, die elektrisch und in der Pin-Belegung aber nicht alle kompatibel zueinander sind. Alle Pentium-III-Prozessoren mit mehr als 1 GHz Taktfrequenz, egal ob im 0,18- oder 0,13-µm-Technik hergestellt, kommen im neuen FC-PGA2-Gehäuse mit integriertem "Heat Spread" (IHS). Dieses Blech verteilt die im Prozessor-Die freigesetzte Wärme besser und vemeidet so Hotspots (lokale Überhitzungen). In den Sockel mit 370 Pins passen auch die Prozessoren von VIA (Cyrix III und C3). Die unterschiedlichen Prozessor-Spannungen machen die Prozessoren zueinander nicht kompatibel. |
| Slot A: | Der Slot A ist für den Athlon von AMD Das Slotdesign des Slot A (242 Pins) ist vom Prinzip ein spiegelverkehrter Slot 1. Als Protokoll wird das EV6-Protokoll eingesetzt. Das ist das selbe Protokoll, das bei den Alpha-Prozessoren verwendet wird. Theoretisch ließe sich so ein Alpha-Prozessor in den Slot A stecken. |
| Sockel A: | Die AMD-Prozessoren Thunderbird und Duron gibt es nur für den Sockel A mit 462 Pins. Der Slot A hat damit bereits wieder ausgedient. Später wurde der Sockel A auch für den Athlon XP verwendet. |
| Sockel 423: | Prozessorsockel mit 423 Pins für den Pentium 4 von 1300 bis 2000 MHz. |
| Sockel 478: | Prozessorsockel mit 478 Pins für den Pentium 4 ab 1400 MHz und Celeron ab 1700 MHz. |
| Slot M: | Um die erforderliche Bandbreite für die IA-64 Prozessorgeneration(Intel Itanium) zu gewährleisten, führte Intel den Slot M(Merced) ein. Über einen Extra-Stecker werden die Masse-Leitungen an das Prozessor-Gehäuse geführt. Die Daten-Leitungen kommen über einen separaten Anschluß. Eine ähnliche Technik setzt HP bei seinen RISC PA-xxxx-Prozessoren ein. |
| Sockel 603: | Intel Xeon |
| Sockel 604: | Intel Xeon |
| Sockel 754: | AMD Athlon 64 ab 3200+ (2 GHz), Clawhammer |
| Sockel 939: | AMD Athlon 64 mit zwei Speicherkanälen |
| Sockel 940: | AMD Athlon 64 FX-51 (2,2 GHz), Sledgehammer |
