Projekt:2016/Geschichte der Informatik/Entwicklung der Prozessoren
Ein Prozessor (Centeral Processing Unit/CPU) ist eine Maschine oder eine elektrische Schaltung, welche anhand von Informationen und Befehlen andere technische Maschinen steuern kann. Dabei treibt er einen Prozess oder Algorithmus voran. Die bekannteste Verwendung von Prozessoren ist die Verwendung als zentrale Recheneinheit in Computern.
Geschichte
In den 1930er Jahren bestanden die Prozessoren von Computern weitestgehend aus Relais und anderen mechanischen Bauteilen.
Schon in den frühen 1940er Jahren begann man damit, Elektronenröhren als Rechenwerke zu benutzen. Diese waren zwar deutlich leistungsstärker und weniger störanfällig, doch waren es zunächst sehr teure Einzelanfertigungen.
Zu Beginn der 1950er Jahre reifte diese Technik immer weiter aus, und man konnte Computer mit Elektronenröhren in Serie produzieren. Dies wurde möglich, indem man Hauptspeicher und CPU-Register auf Magnettrommeln unterbrachte.
In den späten 1950er Jahren fing man an, auf Transistoren um zu steigen. Dadurch senkte sich der Stromverbrauch der Computer drastisch. Außerdem wurde es möglich, Computer wesentlich kleiner zu bauen. Anfangs bestanden die Prozessoren noch aus einzelnen Transistoren. Später begann man, immer mehr Transistorfunktionen auf integrierten Schaltkreisen (ICs) unterzubringen, bis man schließlich Registerbänke und Rechenwerke auf einem Chip platzierte. Nun konnte der Hauptprozessor in einem einzelnen Schaltschrank untergebracht werden. Damit begann das Zeitalter der Minicomputer.
Anfang der 1970er Jahre konnten dann so viele Transistoren und Gatter auf einem Chip platziert werden, dass alle Funktionen eines Prozessors auf einem Chip untergebracht werden konnten. Deshalb spricht man ab diesem Zeitpunkt von Mikroprozessoren. Diese waren aber zu dieser Zeit noch nicht auf dem Stand der Leistung damaliger Prozessoren.
Das Voranschreiten der Technik hat dazu geführt, dass die Mikroprozessoren heute den alten Aufbau von Hauptprozessoren abgelöst haben und ihnen in ihrer Leistung überlegen sind. Heutzutage werden zum Beispiel auch Grafikprozessoren in Mikroprozessoren integriert. Der Aufbau von Prozessoren ist äußerst komplex und aufwändig.
Meilensteine in der Entwicklung von Mikroprozessoren
Die Entwicklung der Mikroprozessoren wird in der folgenden Tabelle mit Blick auf die Transistorenanzahl verdeutlicht. Die Transistorenanzahl ist im Laufe der Jahre um 2.421.739% gestiegen. Dadurch hat sich auch die Leistung extrem gesteigert.
| Prozessortyp | Anzahl Transistoren | Jahr | Hersteller | |
|---|---|---|---|---|
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TMS1000 | 8000 | 1971 | Texas Instruments |
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Intel 4004 | 2300 | 1971 | Intel |
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Intel 8008 | 3500 | 1972 | Intel |
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Intel 8080 | 4500 | 1974 | Intel |
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6502 | 5000 | 1975 | MOS Technology |
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TMS9900 | 8000 | 1976 | Texas Instruments |
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Z80 | 8500 | 1976 | Zilog |
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Intel 8086 | 29.000 | 1978 | Intel |
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Intel 8088 | 29.000 | 1979 | Intel |
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Motorola 68000 | 68.000 | 1979 | Motorola |
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Intel 80286 | 134.000 | 1982 | Intel |
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Intel 80386 | 275.000 | 1985 | Intel |
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Intel 80486 | 1.200.000 | 1989 | Intel |
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Pentium | 3.100.000 | 1993 | Intel |
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Motorola 68060 | 2.500.000 | 1994 | Motorola |
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AMD K5 | 4.300.000 | 1996 | AMD |
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Pentium II | 7.500.000 | 1997 | Intel |
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AMD K6 | 8.800.000 | 1997 | AMD |
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Pentium III | 9.500.000 | 1999 | Intel |
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AMD K6-III | 21.300.000 | 1999 | AMD |
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AMD K7 | 22.000.000 | 1999 | AMD |
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Pentium 4 | 42.000.000 | 2000 | Intel |
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Itanium | 25.000.000 | 2001 | Intel |
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Barton | 54.300.000 | 2003 | AMD |
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Intel Pentium M | 77.000.000 | 2003 | Intel |
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AMD K8 | 105.900.000 | 2003 | AMD |
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Intel Itanium 2 | 220.000.000 | 2003 | Intel |
| Itanium 2 (9 MB Cache) | 592.000.000 | 2004 | Intel | |
| Cell | 241.000.000 | 2006 | Sony/IBM/Toshiba | |
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Core 2 Duo | 291.000.000 | 2006 | Intel |
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Core 2 Quad | 582.000.000 | 2006 | Intel |
| Dual-Core Itanium 2 | 1.700.000.000 | 2006 | Intel | |
| Power6 | 789.000.000 | 2007 | IBM | |
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Core i7 | 731.000.000 | 2008 | Intel |
| AMD K10 | 758.000.000 | 2009 | AMD | |
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Intel Core i7 2600K | 995.000.000 | 2010 | Intel |
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AMD Bulldozer | 1.200.000.000 | 2011 | AMD |
| Intel Core i7 3930K | 2.270.000.000 | 2011 | Intel | |
| Intel Core i7 4770K | 1.400.000.000 | 2013 | Intel | |
| AMD Kaveri | 2.410.000.000 | 2014 | AMD | |
| E5-2699 v3 | 5.570.000.000 | 2014 | Intel |
Quelle der Tabelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Mikroprozessor
Heutige Prozessoren im Vergleich zu früheren
Leistung
Die Leistung der ersten Prozessoren lag bei ca. 100KHz. Heutzutage gibt es Prozessoren die mit bis zu 8GHz getaktet sind. Dazu muss man aber sagen, dass die heutigen Prozessoren mehrere Kerne haben. Sie bestehen also aus mehreren Teilprozessoren (z.Bsp. 4x3,2GHz). Die Taktfrequenz hat sich um ein vielfaches gesteigert. Sie ist um bis zu 80000% gestiegen.
Stromverbrauch
Der Stromverbrauch liegt heute bei ca. 45-140 Watt. Die ersten Röhrenrechenwerke brauchten mehrere 1000 Watt. Die ersten Prozessoren, die auf Transistoren basierten, verbrauchten nur noch mehrere 100 Watt. Der Stromverbrauch ist zwar immer noch recht hoch, allerdings gibt es auch Prozessoren, die für Mobilplattformen ausgelegt sind und deshalb wesentlich weniger Strom verbrauchen.
Die heutigen Prozessoren sind den früheren also in der Leistung und dem Stromverbrauch weit überlegen.