Lehrbehelf für Prozessregelung und Rechnerverbund Mikroprozessoren und Mikrocomputer, Teil 2



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Lehrbehelf für Prozessregelung und Rechnerverbund

Mikroprozessoren und Mikrocomputer, Teil 2


Microprocessors – History, Families, Companies, Embedded Systems, Future Trends 2

History (Stand 1/ 2003) 2

Companies 3

PC Mikroprozessor Kategorien von Intel und AMD (ca. 4% aller Prozessoren) 4

Embedded Systems - µPs, µCs, DSPs, PLDs, PLAs, GALs, ASICs: 4

Future Trends für PC Prozessoren (Stand 1/ 2003) 5

Microprocessors – Aufbau und Wirkungsweise 6

Grundsätzlicher Aufbau von Computern 6

Arten von programmierbaren Bausteinen 6

Mikroprozessoren (MPU, µP) 7

Basisprozessoren 7

Mikroprozessors 6800 7

Mikroprozessors 8086 8

Mikrocomputer (MCU, µC) 11

Digital Signal Processors (DSPs) 12

PROMs, PLDs, PLAs, GALs, ... 14

ASICs (Application Specific Integrated Circuits) 14

Auswahl von Prozessoren 15

Moderne Mikroprozessoren 16

INTEL Pentium ® 4 16

INTEL Itanium 2 (McKinley) 21

INTEL Itanium 2 (Madison) 26

AMD Athlon 2800+ 27

AMD Athlon 64 (Clawhammer) 28

AMD Opteron (Sledgehammer) 28

Allgemeine Betrachtungen 30

Zukunft: Limits und Chancen 30

Performance, Ausführungszeit (Response Time), Durchsatz (Throughput) 32

Wichtige Konzepte in der Computer Architektur 34



Microprocessors – History, Families, Companies, Embedded Systems, Future Trends

History (Stand 1/ 2003)

Entwicklung der Mikroprozessortechnik am Beispiel der Firma INTEL (nur eine Auswahl):



Mikroprozessor

Erscheinungs-

datum

Transistorfunktionen

Rechenleistung

(MIPS)

Clock


4004

1971

2.250

0,06

108 kHz

8008

1972

3.500

0,06

200 kHz

8080 (8085)

1974 (1976)

4.500 (6.500)

0,3

5 MHz

8086 (8088)

1978 (1979)

29.000

0,6

10 MHz

80286

1982

120.000

0,9

12 MHz

80386

1985

275.000

5

33 MHz

80486

1989

1.180.000

20

100 MHz

Pentium

1993

3.100.000

100

233 MHz

Pentium Pro

1995

5.500.000

300

200 MHz

Pentium II (MMX)

1997

7.500.000

?

450 MHz

Pentium III

1999

24.000.000

?

1 GHz

Pentium 4

2001

55.000.000

4000 (?)

3,06 GHz

Xeon

2001

108.000.000

?

2,8 GHz

Itanium 2

2002

220.000.000

6000 (?)

1 GHz

Itanium (Madison)

2003

410.000.000

?

1,5 GHz

Itanium (Montecito)

2004 (?)

1.000.000.000




1,6 GHz

Pentium 4 (Prescott)

2003







4,2 GHz

Pentium 4 (Yamhill)

2003 (?)













Eigenschaften in PCs eingesetzter INTEL Prozessoren (nur eine Auswahl):

Prozessor

Real Mode

Pro-tected Mode

Virtual 8086 Mode

Datenbus (Intern / Extern)

Adressraum (Adress-Leitungen)

Integrierter Cache

Interner Arithmetik-prozessor

Interne Taktver-dopplung

8088

+







8/16

1 M (20)










8086

+







16/16

1 M (20)










80286

+

+




16/16

16 M (24)










80386SX

+

+

+

32/16

16 M (24)










80386 DX

+

+

+

32/32

4 G (32)










80486SX

+

+

+

32/32

4 G (32)

Daten







80486DX

+

+

+

32/32

4 G (32)

Daten

+




80486DX-2

+

+

+

32/ 32

4 G (32)

Daten

+

+

80486DX-4

+

+

+

32/32

4 G (32)

Daten

+

+ + (*4)

Pentium

+

+

+

64/64

4 G (32)

Daten + Programm

+




Pentium Pro

+

+

+

64/64

64 G (36)

Daten + Programm

+




Pentium II (MMX)

?

?

+

64/64

64 G (36)

Bis 512 KB

?

?

Pentium III

?

?

+

64/64

64 G (36)

Bis 512 KB

?

?

Pentium 4

?

?

+

64/256/64

64 G (36)

Bis 512 KB

?

+

Xeon

?

?

+

64/64

64 G (36)

Bis 2 + 1 MB L3

?

?

Itanium 2

?

?

x86 Emulation

64/256/64

16 T (64)

????


Bis 3 + 1,5 MB L3

?

?

Itanium 3 (?) (Madison)

?

?

x86 Emulation

?

16 T (64)

????


6 MB L3

?

?

Itanium (Montecito)

?

?

x86 Emulation

?

16 T (64)

????


12 MB L3

?

?

Pentium 4 (Prescott)

?

?

+

?

64 G (36)

?

?

+

Pentium 4 (Yamhill) für Server

?

?

+

?

64 G (36)

?

?

+




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