Einführung in die PC-Grundlagen

4 Prozessoren (S. 53-54)

Der Prozessor ist einer der wichtigsten Bausteine eines Computers. Er repräsentiert die »Intelligenz« eines Rechners. In diesem Kapitel wollen wir uns die Prozessoren näher anschauen, die in Personalcomputern eingesetzt werden.

Was nutzt aber der beste Prozessor, wenn er nicht mit seinen Datenspeichern und der Außenwelt kommunizieren kann. Diese Aufgabe übernimmt, wie Sie bereits wissen, das Bussystem. Auch dieses System ist bei der Auswahl eines Computers ein wichtiges Unterscheidungskriterium.

4.1 Mikroprozessoren von Personalcomputern

1979 wurde von der Firma Intel der erste 16-Bit-Mikroprozessor hergestellt. Er bekam die Bezeichnung 8086. 16 Bit heißt, dass die Datenleitungen des Bussystems so ausgelegt sind, dass 16 Bit bzw. 16 Stromimpulse gleichzeitig übertragen werden können. Bis dahin bestand der Datenbus aus maximal 8 parallel nebeneinander liegenden Leitungen. Der Adressbus verfügte dagegen über 20 Leitungen. Damit konnten im Speicher 220, also 1.048.576 Speicherzellen zu je einem Byte (1 Megabyte) angesprochen werden.

Gleichzeitig wurde eine einfachere Version dieses Chips auf den Markt gebracht, der Intel 8088. Auch dieser Mikroprozessor verfügte intern über einen 16-Bit-Datenbus. Die Kommunikation nach außen über den Datenbus führte dagegen über acht Leitungen. Dadurch war die Arbeitsgeschwindigkeit dieses Prozessors etwas geringer. Darüber hinaus gab es aber keine wesentlichen Unterschiede zwischen diesen zwei Mikroprozessoren. Der 8088-Prozessor wurde seit 1981 in Personalcomputern verwendet, die anfangs fast ausschließlich von der Firma IBM hergestellt und angeboten wurden. Daher stellten diese Geräte einen Quasi-Standard dar, an dem sich spätere Nachbauten anderer Firmen orientierten. Diese Nachbauten waren dann IBM-kompatibel.

Ein weiterer Aspekt, der wesentlichen Einfluss auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit hat, ist die Taktfrequenz des Mikroprozessors. Bei den ersten Original-PCs wurde der 8088-Prozessor mit einer Frequenz von 4,7 MHz (4,7 Millionen Hertz) getaktet. Dieser Wert wurde im Laufe der Jahre ständig verbessert. Schon nach kurzer Zeit wurden Nachbauten angeboten, bei denen die Taktfrequenz von 4,7 auf ungefähr 8 MHz umgeschaltet werden kann. Eine Erhöhung der Taktrate führt auch zu einer Verbesserung der Rechenleistung, in diesem Fall verbesserte sich die Arbeitsgeschwindigkeit bei Anwenderprogrammen um 10 bis 25 Prozent. Die letzte Generation von Rechnern mit 8088-Prozessor arbeitete zum Teil mit Taktfrequenzen von bis zu etwa 10 MHz.

4.1.1 Moderne Mikroprozessoren

Inzwischen hat sich viel geändert. Moderne Prozessoren sind um ein Vielfaches leistungsfähiger geworden. Trotzdem sind die grundlegenden Unterscheidungsmerkmale gleich geblieben:

- die Breite des Bussystems, noch jeweils unterschieden nach Adressund Datenbus,

- die Taktrate, also die Frequenz, mit welcher der Prozessor getaktet wird.

Die ersten Mikroprozessoren der Firma Intel waren optimiert auf die Verarbeitung ganzzahliger Werte, da die meisten Anwendungen wie z.B. Textverarbeitung oder Tabellenkalkulation überwiegend von dieser Verarbeitungsform Gebrauch machen. Weniger häufiger werden dagegen so genannte Gleitkommaoperationen benötigt, also das Rechnen mit Brüchen. Um einerseits Kosten zu sparen und andererseits auch das zweite Anwendungsfeld abdecken zu können, lieferte die Firma Intel zu ihren Prozessoren auch so genannte arithmetische Co-Prozessoren, die auf Gleitkommaoperationen optimiert waren. Ein solcher Prozessor konnte bei Bedarf zusätzlich zum normalen Prozessor auch nachträglich einfach in die Zentraleinheit eines PCs eingesetzt werden. Die Co-Prozessoren wurden im Namen dadurch gekennzeichnet, dass die letzte Ziffer durch eine »7« ersetzt wurde, also beispielsweise »8087«.

Seit den ersten IBM-PCs hat sich eine Menge getan, die Prozessoren wurden ständig weiterentwickelt, was sich in den wichtigsten Kenndaten wie auch im Namen niedergeschlagen hat: 80286/87, 80386/87 und 80486.

Beim letztgenannten Prozessortyp wird Ihnen sicherlich auffallen, dass der Schrägstrich mit dem Verweis auf den Co-Prozessor fehlt: Der 80486 war der erste Intel-Prozessor mit integriertem Co-Prozessor, d.h. Intel war es gelungen, einen Chip herzustellen, der mit den Funktionen von bisher zwei Chips ausgerüstet war. Inzwischen ist auf allen Prozessoren eine Einheit integriert, die auf die Verarbeitung von Gleitkommawerten spezialisiert ist.