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INTEL Pentium 4 Prozessor Projekt von Stefan Landsiedel.

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Präsentation zum Thema: "INTEL Pentium 4 Prozessor Projekt von Stefan Landsiedel."—  Präsentation transkript:

1 INTEL Pentium 4 Prozessor Projekt von Stefan Landsiedel

2 Neuste Entwicklungen: Transistorabstände 10 Atome Transistorabstände 10 Atome 8 Millionen Transistoren im Pentium 4 8 Millionen Transistoren im Pentium 4 Architektur so angelegt, das die sie bis zu 2,2 Milliarden Signale pro Sekunde verarbeiten kann. Architektur so angelegt, das die sie bis zu 2,2 Milliarden Signale pro Sekunde verarbeiten kann. Prozessorcaches werden in der nächsten Generation voraussichtlich über 1 MB besitzen Prozessorcaches werden in der nächsten Generation voraussichtlich über 1 MB besitzen

3 Funktionsweise des Prozessors Data + Programmcache Data + Programmcache Branch Performed Unit Branch Performed Unit Arithmetic Logical Unit Arithmetic Logical Unit Register Register Float Point Unit Float Point Unit Bussystem Bussystem

4 Der Bus Besteht in der Regel aus: Besteht in der Regel aus: Adressbus Adressbus Datenbus Datenbus Steuerbus Steuerbus Ein solches Bussystem ist sowohl für die peripheren Komponenten vorhanden, als auch für die innerhalb der CPU Ein solches Bussystem ist sowohl für die peripheren Komponenten vorhanden, als auch für die innerhalb der CPU

5 Adressbus Dient zum Adressenaustausch, das z. B. die CPU weis wo sich welche Daten auf dem Hauptspeicher befinden Dient zum Adressenaustausch, das z. B. die CPU weis wo sich welche Daten auf dem Hauptspeicher befinden Pentium 4 besitzt einen 32-bit Adressbus und kann somit bis zu 4 Gbyte auf einmal adressieren Pentium 4 besitzt einen 32-bit Adressbus und kann somit bis zu 4 Gbyte auf einmal adressieren

6 Datenbus Damit werden die Daten übertragen die verarbeitet werden sollen Damit werden die Daten übertragen die verarbeitet werden sollen Die Leistungsfähigkeit eines solchen Busses hängt von der Anzahl der Leitungen ab Die Leistungsfähigkeit eines solchen Busses hängt von der Anzahl der Leitungen ab

7 Steuerbus Über diesen Bus werden die Steuersignale zwischen den verschiedenen Komponenten des Prozessors ausgetauscht Über diesen Bus werden die Steuersignale zwischen den verschiedenen Komponenten des Prozessors ausgetauscht Neben Adress-, Daten- und Steuerbus gibt es auch noch Busse für die Stromversorgung Neben Adress-, Daten- und Steuerbus gibt es auch noch Busse für die Stromversorgung

8 Die Taktfrequenz Prinzipiell ist es schon heute möglich Traktraten von weit über 2,2 GHz zu erzeugen, denn die Taktrate regelt ein Quarzkörper auf dem Mainboard. Der Pferdefuß ist aber, das es noch keinen Prozessor gibt, der so sensibel ist, das er alle Signale dabei erfassen könnte. (Vergleichbares Beispiel: Geiger-Müller- Zählrohr) Prinzipiell ist es schon heute möglich Traktraten von weit über 2,2 GHz zu erzeugen, denn die Taktrate regelt ein Quarzkörper auf dem Mainboard. Der Pferdefuß ist aber, das es noch keinen Prozessor gibt, der so sensibel ist, das er alle Signale dabei erfassen könnte. (Vergleichbares Beispiel: Geiger-Müller- Zählrohr)

9 Taktrate im Pentium 4 Die meisten Komponenten arbeiten mit einem viel geringeren Takt als der von außen Die meisten Komponenten arbeiten mit einem viel geringeren Takt als der von außen Am häufigsten kommt im P-4 ein Takt von 400 MHz vor Am häufigsten kommt im P-4 ein Takt von 400 MHz vor Deshalb enthält der Chip viele Speicherbausteine Deshalb enthält der Chip viele Speicherbausteine Jedoch arbeiten beide ALUs mit doppelter Taktfrequenz Jedoch arbeiten beide ALUs mit doppelter Taktfrequenz

10 Merkmale des Pentium 4 L2-Cache von der 2,2 GHz Version ist doppelt so groß wie der von einer niedrigeren L2-Cache von der 2,2 GHz Version ist doppelt so groß wie der von einer niedrigeren L2-Cache von jeder Version hat einen Datentransfer von 48 Gb pro Sekunde L2-Cache von jeder Version hat einen Datentransfer von 48 Gb pro Sekunde Beinhaltet NetBurst: Dabei können zeitaufwendige Befehle parallel verarbeitet werden Beinhaltet NetBurst: Dabei können zeitaufwendige Befehle parallel verarbeitet werden Die Fehlerquote der Vorhersageeinheit ist um 33 % geringer als beim Pentium 3 Die Fehlerquote der Vorhersageeinheit ist um 33 % geringer als beim Pentium 3

11 CISC und RISC Umfangreicher Befehlssatz (> 300 Befehle) Umfangreicher Befehlssatz (> 300 Befehle) Komplexe Maschinenbefehle Komplexe Maschinenbefehle Adressierungsmöglich- Adressierungsmöglich- keiten sind komplex keiten sind komplex Fazit: CISC ist ein leistungsfähiger aber aufwendiger Befehlssatz Fazit: CISC ist ein leistungsfähiger aber aufwendiger Befehlssatz Reduzierter Befehlssatz (< 100 Befehle) Reduzierter Befehlssatz (< 100 Befehle) Mehrere Befehle werden gleichzeitig verarbeitet (NetBurst) Mehrere Befehle werden gleichzeitig verarbeitet (NetBurst) Nur 2 Befehle greifen auf den Speicher zu Nur 2 Befehle greifen auf den Speicher zu Fazit: RISC ist leistungsfähig und nicht so komplex, aber heute noch sehr unkomplatibel Fazit: RISC ist leistungsfähig und nicht so komplex, aber heute noch sehr unkomplatibel

12 Der Pentium 4 arbeitet der Kompatibilität wegen außen hin mit einem CISC Befehlssatz. Durch einen Code-Wandler ist es dann möglich mit einem RISC Befehlssatz innerhalb des Pentium 4 zu arbeiten, weil auch INTEL in der Zwischenzeit bemerkt hat was für Vorteile RISC bietet.


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