Entwicklungstrends der PC-Technologie Kurze Übersicht über aktuelle Entwicklungen

Desktop - CPUs 64 Bit-Architektur neue Befehlssätze Stromsparende Prozessoren für Notebooks 90 – nm – Kupfertechnologie neue Sockel

Intel Prozessoren Aktuell Prescott mit 2,8 bis 4 GHz Taktfrequenz 1 MB Cache 800 MHz FSB Hyper Threading Centrino als neuer Desktop-Prozessor Hohe Leistung bei geringerer Wärmeabgabe 90-nm-Prozess Die Strukturgröße beim Prescott beträgt 90 nm. Damit kann Intel Transistoren bauen, die eine Gate-Länge von nur noch 50 nm haben, und schlägt so drei Fliegen mit einer Klappe: Kleinere Transistoren schalten schneller, verbrauchen weniger Energie und belegen zudem noch weniger Platz auf dem kostbaren Wafer.

Sockel für Intel-Prozessoren Sockel LGA 775 Land Grid Array 775 Kontaktflächen, keine Pins Höhere Packungsdichte Keine Antennenwirkung der Pins

AMD-Prozessoren Athlon 3700+ (Hammer) Athlon 3800+ Legacy Mode 64-Bit-Mode Compatibility Mode HyperTransport Bus mit bis zu 6,4 GByte Datentransfer Athlon 3800+ verbesserter HyperTransport Findet der Hammer aktuelle Betriebssysteme wie Windows XP mit 32-Bit-Kernel vor, so arbeitet die CPU im so genannten Legacy-Mode. Der Hammer verhält sich dabei wie ein normaler x86-Prozessor und ist voll kompatibel zu vorhandenen 16- und 32-Bit-Betriebssystemen und -Anwendungen. Die 64-Bit-Features der AMD64-Architektur liegen dann brach. Steht dem Hammer dagegen ein 64-Bit-Betriebssystem zur Seite, schaltet die CPU in den Long Mode getauften Betriebsmodus. Der Long Mode der AMD64-Technologie beinhaltet zwei Untermodi: den 64-Bit-Mode und einen Compatibility Mode. 64-Bit-Anwendungen arbeiten im entsprechenden 64-Bit-Mode. Den Programmen steht somit auch der volle Adressraum mit einer Breite von 64 Bit zur Verfügung. Der Compatibility Mode der AMD64-Architektur erlaubt unter 64-Bit-Betriebssystemen eine binäre Kompatibilität mit vorhandenen 16- und 32-Bit-Anwendungen. Die Programme müssen nicht neu kompiliert werden. Den 64 Bit großen Adressraum des Betriebssystems können diese aber nicht nutzen, sie bleiben auf 4 GByte beschränkt. Um den Long Mode des Hammer zu aktivieren, muss das Betriebssystem das LME-Bit (Long Mode Enable) aus dem Extended Feature Enable Register EFER aktivieren. 6,4 GByte TransferHyperTransport ist einuniverseller Systembus den AMD für seine Multiprozessor-Systeme entwickelt hat. Bei mehreren CPUs können dank HyperTransport PCI-, South- und North-Bridges verbunden werden. Dabei erreicht der Bus zwischen den einzelnen Modulen laut AMD 1,6 GBit/s pro Pin. Was bei einem 16-Bit-Bus dann 6,4 GByte/s entspricht. Bei AMDs 64-Bit-CPU Sledgehammer kommt die Technologie ebenfalls zum Einsatz.

Sockel für AMD-Prozessoren Sockel 754 für Athlon 64 3700+ Sockel 939 für Athlon 64 3800+ mit Organic Pin Grid Array (OPGA) Der neue Sockel mag zwar große Ähnlichkeit mit dem bisherigen Sockel 940 haben - tatsächlich fehlt augenscheinlich nur ein Pin - , unter der Haube hat sich jedoch einiges getan. Das komplette Pin-Layout wurde geändert, um ein Dual Channel Speicherinterface-mit einem günstigen 4-Layer-Mainboard-Layout realisieren zu können. Dieser Maßnahme sind zwei Pin-raubende HyperTransport-Kanäle des Sockel 940 zum Opfer gefallen, die für den Dual Prozessor- und Mehr-Wege-Betrieb benötigt werden.

RAM-Bausteine DDR 2 löst DDR-SDRAM ab RDRAM mit Quad-Channel-Speicher-Interface

DDR-SDRAM-Speicher Prefetch-Technologie Höhere Takfrequenzen Höhere Bandbreite Verringerte Leistungsaufnahme von 1,8 V Off Chip Driver Calibration Prefetch-Technologie: Mit dem 4-Bit-Prefetch kann die Core-Frequenz der DDR2-Speicherchips gegenüber den herkömmlichen DDR-Bausteinen reduziert werden. Somit bietet DDR2 genug Potenzial für höhere Core-Taktfrequenzen und damit verbundene höhere Speicherbandbreiten. DDR2-Speicherchips benötigen eine Spannung von 1,8 V, statt 2,5/2,6 V bei DDR. Da die Core-Spannung quadratisch in die Leistungsaufnahme eingeht, halbiert sich der Energieverbrauch von DDR2- gegenüber DDR-Speicher. Off Chip Driver Calibration" (OCD). Diese Technik gewährleistet, dass die Treiberschaltungen der Speicherzellen Lastschwankungen dynamisch ausgleichen und somit Signalfehler vermieden werden. Darüber hinaus steigert die Posted- CAS-Funktion - eine Befehlssteuermethode - die Effizienz bei der Übertragung von Daten über den Speicherbus.

RDRAM-Speicher PC800-Speicher wurde durch PC1066-Speicher abgelöst. RDRAM-1200-Module sind selten und teure Wird nur vom SiS R658/9 Chipsatz unterstützt Intel plant keine weiteren Chipsätze mit RDRAM-Support, SiS künftig als einziger Chiphersteller für RDRAM Rambus Dynamic Random Access Memory: Speichertechnologie der Firma Rambus mit neuartiger Busstruktur. RDRAM kann durch sein spezielles Design mit Frequenzen bis zu 400 MHz getaktet werden. Die Rambus-Lösung besteht aus drei Komponenten: Rambus-Controller, Rambus-Channel und RDRAM. Ein System kann aus mehreren unabhängigen Channels bestehen. Intels 840-Chipsatz für den Workstation- und Servereinsatz kann zwei Rambus-Channels ansteuern, während der Mainstream-Chipsatz 820 nur einen Channel verwaltet. Die Rambus-Architektur kann mehrere unabhängige Rambus-Channels verwalten.

Chipsätze Neuer Speicher Neuer Sockel Neue Schnittstellen Alle Busse seriell Schneller FSB Neue RAID-Technik Unterschiedliche Konzepte

Intel-Chipsätze 925X Express Chipsatz (Alderwood) 915G Express Chipsatz (Grantsdale) 915P Express Chipsatz (Grantsdale) 3 Kernkomponenten des Systems sind neu DDR 2 PCI Express Sockel LGA 775 Features High Definition Audio Serial ATA Neue RAID-Konfiguration Wireless Connect Technology

Andere Chipsätze 2-Chiplösungen: 1-Chip-Lösung: Hypertransport V-Link Ali, SiS und VIA 1-Chip-Lösung: NVIDIA Hypertransport 1,6 GB/s bidirektionaler Transfer V-Link 533 MB/s

Bussysteme Seriell Bussysteme lösen parallele ab S-ATA USB Bluetooth FireWire PCI-Express als Ersatz für AGP

PCI-Express Ersetzt AGP maximale Transferkapazität 508 MByte/s der PCI-X-Slot in Version 1.0 mit Frequenzen von 66, 100 und 133 MHz Eine Bridge erlaubt maximal einen 133-MHz-Slot. PCI-Express ist ein Nachfolger von PCI und AGP und bietet eine höhere Datenübertragungsrate. Dabei stehen x1 oder x4 PCI-Express Slots für die Erweiterungskarten und der x16 Slot für Grafikkarten zur Verfügung. Ein PCI x1 Slot - also die langsamste Version - ist mit 250 MByte/s schon etwa doppelt so schnell wie ein PCI Bus und funktioniert zudem auch noch bidirektional. Bidirektional ist die Möglichkeit in beide Richtungen gleichzeitig zu senden bzw. empfangen. PCI Express x16 bietet so 4 Gbyte/s in beide Richtungen, mit beliebig vielen Ports. In Planung ist PCI Express x32 mit verdoppelter Bandbreite. Doch auch auf anderen Gebieten soll PCI Express existierende Standards ersetzen. Dies betrifft zum Beispiel die AGP-Schnittstelle, den Mini-PCI-Bus und die PC Card. Erste lauffähige Komponeneten auf Basis von PCI Express existieren bereits seit Ende 2003. Serienreife Chipsätze haben namhafte Hersteller wie Intel, VIA oder SiS erst Mitte 2004 eingeführt. Laut Spezifikation hat PCI Express eine Busbreite von 1 bis maximal 32 Lanes. Bei einer Taktfrequenz von 2,5 GHz erreicht das Bussystem eine maximale theoretische Bandbreite von 19,1 GByte/s. Die Einführung des neuen Bussystems soll 2004 erfolgen. Doch auch PCI-X ist in punkto Performance noch nicht ausgereizt. Das PCI-SIG-Konsortium plant die Entwicklung von PCI-X 2133 in den kommenden Jahren. Das im Moment noch aktuelle AGP8x bietet eine maximale Bandbreite im Downstream (Brutto) von 2 GByte/s, beim Upstream 266 MByte/s(bei PCI-Writes) und 2 GByte/s bei AGP-Writes. Wogegen beides gleichzeitig nur maximal 2 GBytes/s übertragen kann.

Serial ATA Parallele Verbindungen nur noch über kurze Strecken möglich deshalb S-ATA Jedes Gerät seine Geschwindigkeit

Mainboards BTX-Standard (Balanced Technology Extended Interface) von Frontseite zur Rückseite ein Luftkanal. Bereiche werden in Kühlzonen eingeteilt BTX-Format Das BTX-Format ("Balanced Technology Extended" Formfaktor für PCs) ist als Nachfolger des ATX-Formats gedacht. Der neue Standard wurde erstmals 2003 auf dem Intel Developer Forum (IDF) 2003 vorgestellt. Das Gehäuse wird nun in Zonen aufgeteilt, in denen sich nur bestimmte Bauteile befinden dürfen. (z.B. CPU) Ähnlich wie beim ATX-Format existieren noch Formfaktoren für kleinere Gehäuse, einmal MicroBTX und das noch kleinere Form PicoBTX. Ziele: bessere Kühlung für die immer wärmer werden Hitzepole GPU und CPU Senkung der Lautstärke der Lüfter durch effektivere Anordnung der Bauteile (und dadurch Verringerung deren Anzahl, da Kühlung effizienter) Zusammenfassung: Mainboard wird nun auf der linken Seite anstatt auf der rechten eingebaut (von vorne gesehen) GPU befindet sich nun im Luftstrom, nicht wie bei ATX in einem stehenden Luftpolster (Grafikkarte wird um 180° gedreht, GPU zeigt nun nach oben) Ansaugen von Luft aus dem vorderen Gehäuseteil damit ein Luftstrom entsteht Einbeziehung des PCI-Express (x16) als Standardsteckplatz der 4-polige 12V-Stecker wird Pflicht, zur stabileren Stromversorgung der CPU

Grafikkarten Grafik- und Video-Daten mit doppelter AGP-8X-Geschwindigkeit übertragen Steckplatz bietet bis zu 75 Watt Leistung Serielle Datenübertragung Zusammen mit der Einführung von PCI Express wurden auch neue Obergrenzen für die Leistungsaufnahme von Grafikkarten festgelegt. Ein PCI-Express-Steck platz kann bereits bis zu 75 Watt bereitstellen, und mit einem zusätzlichem Power-Kabel dürfen Grafikkarten sogar bis zu 150 Watt verbraten. Da sich diese überwiegend aus der 12-Volt-Leitung bedienen müssen und der einzige 12-Volt-Kontakt des ATX-Steckers dazu nicht mehr ausreicht, soll dieser um zusätzliche vier Kontakte erweitert werden. Als Power-Buchse auf der Grafikkarte soll ebenfalls eine neue sechspolige Spezialausführung zum Einsatz kommen.

Fazit Ab 2005 endgültig neue PC-Generation mit: Neuem Gehäuse Neuem Netzteil Neuem Motherboard Neuem Prozessor Neuem Speicher Neuen Festplatten und optischen Laufwerken