IT für Führungskräfte Zentraleinheiten 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

CPU heißt Central Processing Unit! CPU – DAS TEAM CPU heißt Central Processing Unit! Björn Heppner (Folien 1-4, 15-20, Rollenspielpräsentation 1-4) Harald Grabner (Folien 5-14) Christoph Supper (Folien 21-36) 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Einführung - Die Zentraleinheit Zentrale Bedeutung! Auf Hauptplatine (Motherboard) Komponenten: Zentralspeicher Zentralprozessor Verbindungseinrichtungen (Busse) Ein/Ausgabe-Steuerung Stromversorgung, Kühlung etc. 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Motherboard - Komponenten 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Zentraleinheiten Architektur Zentralspeicher Prinzip der von-Neumann-Architektur Alternative Architekturprinzipien Zentralspeicher Arbeitsspeicher Pufferspeicher Registerspeicher Mikroprogrammspeicher 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Struktur der von Neumann Architektur Speicher Eingabewerk Ausgabewerk Rechenwerk ALU Leitwerk CU CPU 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Alternative Architekturprinzipien Vier Kategorien nach Flynn Single-Instruction-Single-Data-Rechner (SISD) Single-Instruction-Multiple-Data-Rechner (SIMD) Multiple-Instruction-Single-Data-Rechner (MISD) Multiple-Instruction-Multiple-Data-Rechner (MIMD) Eng gekoppelte Mehrprozessorensysteme Lose gekoppelte Mehrprozessorensysteme 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Eng gekoppelte Mehrprozessorensysteme Zentral- prozessor Gemeinsamer Arbeitsspeicher 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Lose gekoppelte Mehrprozessorensysteme Arbeits- speicher Zentral- prozessor 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Mikroprogrammspeicher Zentralspeicher Arbeitsspeicher Pufferspeicher Registerspeicher Mikroprogrammspeicher 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Entwicklung der letzten Jahre RAM (Random Access Memory) Arbeitsspeicher Aufgaben Fassungsvermögen Entwicklung der letzten Jahre RAM (Random Access Memory) ROM (Read Only Memory) BIOS (Basic Input Output System) 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Virtuelle Speicheradressierung Pufferspeicher Definition Anwendungsbereiche Cache Virtuelle Speicheradressierung 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Registerspeicher Definition Arten Einzweckregister Mehrzweckregister Schieberegister Zählregister 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Mikroprogrammspeicher Definition Einsatzbereiche 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Zentralprozessoren Aufbau Leitwerk Rechenwerk Busse 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Funktionseinheit der Zentraleinheit Umfasst Leitwerk und Rechenwerk Aufbau Funktionseinheit der Zentraleinheit Umfasst Leitwerk und Rechenwerk Bei Arbeitsplatzrechner meist ein Chip Beispiel: Pentium 4 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Koordinationsfunktion für gesamten Rechner Leitwerk Koordinationsfunktion für gesamten Rechner Steuert Ablauf des Befehls- und Datenflusses Besteht aus logischen Schaltungen und Registern Steuert Programmablaufgeschwindigkeit 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Verknüpft die vom Leitwerk bezeichneten Daten Rechenwerk Verknüpft die vom Leitwerk bezeichneten Daten Führt arithmetische und logische Operationen durch Aufgebaut aus Registern und binären Schaltnetzwerken 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Interne Verbindungseinrichtungen Bestandteile CPU – Busse Peripherie – Busse 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Ein-/Ausgabesteuerung Ein-/Ausgabesystem Ein-/Ausgabe-Register Ein-/Ausgabe-Unterbrechungen Ein-/Ausgabe Speicher DMA (Direct Memory Access) 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Marktsituation/Entwicklungstendenzen Speicherbausteine Mikroprozessoren Rechnerfamilien 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Unterscheiden sich nach Speichertechnologie Speicherbausteine Unterscheiden sich nach Speichertechnologie DRAM, EDORAM, SDRAM, RDRAM Und nach Bauform SIMM, DIMM, RIMM 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Synchronous Dynamic RAM Am weitesten verbreitet SDRAM Synchronous Dynamic RAM Am weitesten verbreitet Besteht aus sich entladenden Kondensatoren Speicherzugriff synchron zu Systembus Zwei Speicherbänke Zugriffszeiten: 8-12ns 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Double Data Rate-SDRAM Weiterentwicklung von SDRAM DDR-SDRAM Double Data Rate-SDRAM Weiterentwicklung von SDRAM Es werden beide Flanken des Systembustaktes genutzt ‚Doppelte Datenrate‘ 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

16 Bit breiter Bus, mit 400 MHz getaktet Nicht kompatibel mit SDRAM RDRAM Rambus Dynamic RAM 16 Bit breiter Bus, mit 400 MHz getaktet Nicht kompatibel mit SDRAM Bis zu drei Mal schneller 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Die Art der ‚Verpackung‘ der Speicherchips Bauformen Die Art der ‚Verpackung‘ der Speicherchips Heute üblich: DIMM (dual in-line memory module) 168 Anschlüsse (Pins) Zwei bis sechzehn SDRAM-Chips pro Modul Vorgänger: SIMM (single in-line memory module) 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Produktion 2000 weltweit: Fast vier Milliarden SDRAM-Speicherchips Markt und Zukunft Produktion 2000 weltweit: Fast vier Milliarden SDRAM-Speicherchips Biotechnik Quantenchips Beides erst in einigen Jahren marktreif 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Integrierte Steuerungen in Geräten aller Art Mikroprozessoren Integrierte Steuerungen in Geräten aller Art Zentral-, Hilfs- und Zusatzprozessoren in Computern Unterscheidung: CISC- und RISC-Prozessoren 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Complex Instruction Set Computer Bei PCs üblich CISC-Prozessoren Complex Instruction Set Computer Bei PCs üblich Wenige, komplexe Befehle Beispiele: Intel Pentium 4 AMD Athlon 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Pentium 4 vs. AMD Athlon Intel führt derzeit bei Taktfrequenz Benchmarktest Zukünftige Entwicklungen Strukturbreite der Transistoren Gedehntes Silikon Pentium4 2,1 GHz 270 Pentium4 1,7 GHz 245 Athlon 1,53 GHz 288 Athlon 1,33 GHz 255 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Haupteinsatzgebiete: RISC-Prozessoren Hohe Leistung durch: Einfache, schnelle Befehle Ausgeprägte Pipeline-Architektur Große Zahl von Registern Haupteinsatzgebiete: Workstations Server Beschränkt bei PCs (POWER-Architektur) 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Server und Superrechner Rechnerfamilien Personalcomputer Wearables Workstations Server und Superrechner 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Personalcomputer Absatz 2000 weltweit: ca.15% Zuwachs gegenüber 1999 130 Mio. PCs Wert: € 140 Mrd. ca.15% Zuwachs gegenüber 1999 Aufteilung: Schreibtisch-PCs: 75% Notebooks: 20% PCs, die als Server verwendet werden: 5% 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Kleiner Markt mit großem Potential Marktführer: Xybernaut Wearables ‚Tragbare‘ Computer Kleiner Markt mit großem Potential Marktführer: Xybernaut 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Traditionelle Workstations: RISC-Architektur Einsatzgebiet Traditionelle Workstations: RISC-Architektur Daneben zunehmend Standardkomponenten aus PC-Welt Unterschiede zu PCs verschwinden 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU

Server und Superrechner Jeder Rechner kann als Server dienen Herstellerumsatz 2000 weltweit: € 65 Mrd. Marktwachstum 2000 weltweit: 17% Marktführer: IBM Sun Microsystems Hewlett-Packard 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU