Schlagwort: CPU

Der Prozessor, ein Sklaventreiber

Patrick Schnabel

Es war einmal ein PC-User, der seinen PC einschaltete…

Stromversorgung: He Leute! Aufwachen, der Alte will was von euch!
Prozessor: Gähn…was’n los?
Stromversorgung: AUFSTEHEN…der Alte will was!
Prozessor: Schon wieder? Na gut. Hier Prozessor. Alle mal herhören. Startbereitschaft herstellen.
Prozessor: Videochip sofort Startbild ausgeben.
Videochip: Startbild ausgegeben.
Soundchip: Hallo hallo? Gibt’s was zu tun?
Prozessor: Maul halten! Puffer bitte melden, aber dalli!
Puffer: Alles ready. Er will was von der Disk haben.
Prozessor: Disk… Disk… sofort melden.
Diskette (rattert): Diskette bereit. Sende Daten.
Puffer: Moment…bin noch nicht soweit.
Soundchip: Kann ich nichts tun? Ich mach gern was!
Prozessor: Klappe halten… Ich kann kein Multitasking.
Diskette: Na, was ist denn? Daten sind bereit.
Puffer: Jajaja… einen Augenblick!
Prozessor: Jetzt mach mal schneller. Das dauert ja ewig.
User-Port: Empfange Daten. Sende sie.
Puffer: Ja, wer denn noch alles. Ich hab nur 8 Bit!
Diskette: Mir reichts jetzt. Ich schick einen „Device not present Error“!
Tastatur: Erhalte Eingabe. Er will ein Programm starten.
Prozessor: Seid jetzt alle mal ruhig. RAM… RAM… Bitte Empfang bestätigen.

…

Und wenn sie nicht gestorben sind, dann ackern sie noch heute.

Update: Prozessor-Kühlung

Patrick Schnabel

Ein Prozessor besteht aus vielen Millionen Transistoren. Da ergibt sich die berechtigte Frage, warum ein Prozessor heiß wird? Dafür gibt es drei Gründe:

  • Häufige Leistungsumverteilung beim Schaltvorgang durch hohe Taktrate.
  • Anstieg des Leckstroms durch Strukturverkleinerung.
  • Teile eines Prozessors haben nichts zu tun, aber verbrauchen Strom.

Eine ausführliche Erläuterung dazu in Prozessor-Kühlung

64-Bit-Prozessor

Patrick Schnabel

Die 64 Bit beziehen sich auf den physisch ansprechbaren Adressraum des Arbeitsspeichers. Bei 32-Bit sind das maximal 4 GByte, die sich direkt und ohne Umwege ansprechen lassen. Doch bei den meisten Motherboards ist schon bei etwas über 3 GByte Schluss. Es lohnt sich unter einem 32-Bit-Betriebssystem nicht, mehr als 3 GByte Arbeitsspeicher einzubauen. Bei einer normalen Nutzung ist das auch gar nicht notwendig. Für einen Server dagegen sind 4 GByte viel zu wenig. Dort ist der Speicherbedarf viel größer. Deshalb setzt man hier schon länger 64-Bit-Prozessoren ein.

Update: Virtualisierung

Patrick Schnabel

Virtualisierung ist eine Hardware-Unterstützung, die den Betrieb virtueller Computer auf einem Computer erleichtert oder beschleunigt. Mit der Virtualisierung kann man mehrere Software-Systeme auf einer Hardware laufen lassen. Das können zum Beispiel unterschiedliche Betriebssysteme sein. Virtualisierung macht dann Sinn, wenn ein Hardware-System nicht ausgelastet ist und die Ressourcen parallel für andere Systeme genutzt werden sollen.

Parallelisierung

Patrick Schnabel

Die Entwickler von Prozessoren haben im Laufe der Zeit festgestellt, dass sich die Verarbeitungsgeschwindigkeit eines Prozessors nicht nur durch die Erhöhung der Taktrate beschleunigen lässt.

So kommt es bei der Abarbeitung des Programmcodes immer wieder zu Verzögerungen. Zum Beispiel beim Zugriff auf den Speicher oder die Peripherie. In so einem Fall ist der Prozessor mit Warten beschäftigt. Er macht erst dann im Programmcode weiter, wenn die Daten aus dem Speicher oder von der Peripherie in die Register geladen wurde. Diese Wartezeit führt dazu, dass ein Großteil der zur Verfügung stehenden Rechenleistung überhaupt nicht genutzt wird.

Deshalb haben sich die Prozessor-Entwickler schon sehr früh überlegt, wie sie einen Prozessor intern so strukturieren müssen, dass er im Programmcode weitermachen kann, während Daten von außen geladen werden. Das hat dazu geführt, dass moderne Prozessoren die anstehenden Aufgaben auf viele parallel arbeitende Einheiten verteilen.