Wettbewerbsstrategien und Entwicklung des PC-Prozessormarktes am Beispiel von INTEL und AMD

Die beiden wichtigsten Einheiten ALU und CU sind heute im Prozessor vereint. Die CPU als Ganzes übernimmt innerhalb des Von-Neumann-Rechners die Ausführung der Befehle und die hierfür notwendige Ablaufsteuerung. Die CU ist die Kommandozentrale der CPU. Sie steuert alle Abläufe im Innern des Prozessors sowie seine Kommunikation nach außen. Die CU steuert die ALU, die auf Anweisung die beiden Operanden aus dem Registersatz holt, mit denen sie rechnen soll, somit ist die ALU für die Rechenarbeit zuständig. Sie werden zunächst in den beiden Hilfsregistern zwischengepuffert, damit sie während der gesamten Rechenoperation stabil anliegen. Im nächsten Schritt führt die ALU die von der CU geforderte Rechenoperation aus (beispielsweise eine Addition der beiden Operanden). Das Resultat wird schließlich im Ergebnisregister [...]

2.1.2 RISC und CISC Bei der CISC-Technologie (Complex Instruction Code) stellt der Prozessor zur Datenverarbeitung sehr viel mehr Befehle als bei der RISC-Technologie zur Verfügung. Mittlerweile wird auch von zu vielen Befehlen gesprochen.8 Dies hat den Vorteil, dass viele Programmbestandteile "ihren" Prozessorbefehl haben. Allerdings bestehen die Programme dann aus sehr vielen Befehlen, die es für Prozessorhersteller und Hersteller von Programmierumgebungen sehr schwer machen, noch alles "im Auge" zu behalten. Außerdem sind CISC-Prozessoren eher "träge". Zur Gruppe der CISC-Prozessoren zählen alle Chips von INTEL und AMD und dazu kompatible, deren Verbreitung durch den Quasi-Standard von INTEL-CPUs am größten ist. Im Gegensatz hierzu kommen RISC-Prozessoren9 (Reduced Instruction Code) mit wesentlich weniger Befehlen aus. Sie sind dadurch einfacher strukturiert10 und die theoretische Leistungsfähigkeit ist höher. Zu den RISC-CPUs zählen viele neue Rechner von APPLE11 sowie leistungsfähige Server. Weil die RISC-Technik erst in den letzten Jahren entdeckt wurde, haben sich mittlerweile INTEL-kompatible CPUs etabliert. Ein Wechsel der Prozessortechnik würde neue Hardware-Komponenten erfordern und sämtliche Software müsste ausgetauscht werden. So haben sich RISCRechner nur im High-End-Bereich durchgesetzt, zudem forcieren INTEL und AMD mit neuen Prozessorbefehlen wie MMX und 3D-Now die CISC-Technologie. Leistung und Taktfrequenz eines Prozessor sind direkt proportional zueinander. Das heißt, bei Verdopplung der Taktfrequenz verdoppelt sich auch die Leistung. Das gilt allerdings nicht für ein Komplettsystem (doppelte Taktfrequenz bedeutet nicht, dass der Computer doppelt so schnell ist, da die Leistung eines Systems auch von der Größe des Arbeitsspeichers, der Geschwindigkeit der Festplatte und vielen anderen Faktoren abhängt). Die ersten CPUs liefen mit wenigen Kilohertz, heute ist man schon bei mehr als 2000 Megahertz. Auch die Transistorenzahl auf einem Chip beeinflusst die Leistung, wobei es auch auf die Anordnung und Verknüpfung der Schaltkreise ankommt.12 [...]

2.1 Basiswissen zur Prozessor-Technologie 2.1.1 Eine kurze Definition des PC-Prozessors Das Herzstück eines Rechners ist der Prozessor. Ein Prozessor ist eine zentrale Recheneinheit im Computer, die alle Rechen- und Steueroperationen übernimmt und damit die mögliche Geschwindigkeit eines PCs maßgeblich bestimmt und so zur strategisch und technologisch wichtigsten Komponente des PCs wird. Vom Aufbau her ist ein Prozessor eine Kombination von Schaltern (Transistoren) auf engstem Raum, auf einem Chip. Da diese Schalter sehr eng beieinander liegen, erfolgt der Informationsaustausch in Bruchteilen von Nanosekunden über das Binärsystem (Schalterposition ein = 1, Schalterposition aus = 0. Die CPU arbeitet mit Addieren und Subtrahieren [Multiplizieren ist soundsooft Addieren, Dividieren ist soundsooft subtrahieren]).4 Die leistungsbestimmenden Faktoren eines Prozessors sind die Zahl der auf dem Chip befindlichen Transistoren, die Taktfrequenz und nicht zuletzt der Grundaufbau.5 Ein besonders schneller Cache (Zwischenspeicher) ist ebenso wichtig wie Befehle (Fließkomma-Arithmetik und auch die Multimedia-Befehlssatz-Erweiterung „MMX“), um anspruchsvolle Berechnungen zu beschleunigen.6 Einige Entwicklungsstufen der Prozessorengeschichte7 [...]