Prozessortypen

Die Prozessoren 8086 und 8088
Intel brachte 1978 mit dem 8086 einen der ersten 16-Bit-Prozessoren auf den Markt. Mit einem 20-Bit breiten Adreßbus konnte er 1 Mbyte Speicher adressieren. Da seine Herstellungskosten zur damaligen Zeit sehr hoch waren wählte IBM den 8-Bit-Prozessor 8088 (4,77 MHz) für den ersten IBM-PC. Dieser PC konnte 16-Bit-Programme ausführen, obwohl die Hardware mit einem kostengünstigen 8-Bit-Design ausgeführt war.

Die Prozessoren 80186 und 80188
Diese Prozessoren enthalten auf einem einzigen Chip 15 bis 20 Systemkomponenten der 8086/8088er Reihe. Dadurch wird die Anzahl der Bauteile auf der Hauptplatine deutlich geringer. Sie arbeiten intern mit 16 Bit, extern jedoch nur mit 8 Bit. Verwendet werden diese Prozessoren auch für hochintelligente Steckkarten wie beispielsweise Netzwerkkarten.

Die 286er Prozessoren
Der 1981 eingeführte 286er-Chip ist die CPU des Orginal-AT von IBM. Der 286er-Prozessor (6 MHz) ist wesentlich schneller als seine Vorgänger, da er extern 16 Datenbits gleichzeitig übertragen kann. Dieser Prozessor konnte vom Real Mode in den Protected Mode wechseln. Bedauerlicher weise jedoch nicht umgekehrt. Dazu mußte der Rechner neu gestartet werden.

Die 386er Prozessoren
Der 386er ist ein echter 32-Bit-Prozessor, der problemlos zwischen dem Real und dem Protected Mode hin- und hergeschaltet werden kann und somit für Multitasking-Betriebssysteme geeignet ist. Neu war hier der Virtual Real Mode. In dieser Betriebsart konnten mehrere Kopien von DOS und anderen Betriebssystemen gleichzeitig laufen. Der erste 386er war der 386DX-Prozessor. Er wird mit 16 bis 33 MHz getaktet und kann 4 Gbyte physikalischen Arbeitsspeicher adressieren. Der 386SX-Prozessor ist eine preiswertere Variante des 386er-Prozessors. Bei einer Taktfrequenz von 16 bis 33 MHz verfügt er jedoch nur über einen 24-Bit-Adreßbus und kann deshalb nur 16 Mbyte physikalischen Adreßraum nutzen. Eine weitere Variante ist der 386SL-Prozessor. Diese stromsparende Version, die speziell für Laptops entwickelt wurde, ist leistungsmäßig mit dem 386SX zu vergleichen.

Die 486er Prozessoren
Man spricht hierbei von Prozessoren der vierten Generation. Ein 486er-Prozessor ist aus folgenden Gründen etwa doppelt so schnell wie ein 386-Chip mit der gleichen Taktfrequenz:

  • Kürzere Befehlsausführungszeit
  • Interner L1-Cache
  • Integrierter, erweiterter mathematischer Coprozessor

Die 486er-Chips waren für Taktfrequenzen zwischen 16 und 120 MHz erhältlich. Der 486DX-Prozessor wurde im April 1989 auf den Markt gebracht. Er kann 4 Gbyte physikalischen Speicher adressieren und unterstützt wie der 386er die drei Betriebsarten Real Mode, Protected Mode und Virtual Real Mode. 1991 wurde der 486SX-Prozessor auf den Markt gebracht. Er unterscheidet sich vom 486DX durch das Fehlen des mathematischen Coprozessors und durch den günstigeren Preis. Im März 1992 bringt Intel den DX2/Overdrive-Prozessor auf den Markt. Dieser Prozessor arbeitet intern mit der doppelten Taktfrequenz der Hauptplatine. Dadurch arbeitet das System doppelt so schnell wie zuvor und die Bauteile der Hauptplatine wie z.B. der Speicher brauchten nicht an die höhere Frequenz angepaßt werden. Eine weitere Variante der Overdrive-Prozessoren ist der DX4-Prozessor. Bei ihm konnte die Frequenz in Schritten bis auf das vierfache erhöht werden.

Die Pentium-Prozessoren
Anfang 1993 brachte Intel den ersten Prozessor der fünften Generation den Pentium auf den Markt. Das Neue an diesem Chip ist die Superskalar-Technologie, das heißt, es können zwei Befehle gleichzeitig ausgeführt werden. Damit stellt der Pentium in etwa zwei 486er-Prozessoren in einem dar. Obwohl der Pentium softwarekompatibel zum 386er und 486er ist hat Intel neue Compiler entwickelt, welche die Leistung des Chips voll nutzen. Er verfügt über einen 32 Bit breiten Adreßbus und kann damit wie der 386er und 486er 4 Gbyte Speicher adressieren. Neu ist jedoch der 64 Bit breite Datenbus. Das bedeutet, daß er bei gleicher Taktfrequenz doppelt so viele Daten von und zur CPU übertragen kann. Dies setzt voraus, daß jede Speicherbank 64 Bit groß sein muß. Da die internen Register nach wie vor nur 32 Bit breit sind, müssen die 64 Bit des Datenbusses in 32 Bit große Befehle und Datenelemente zerlegt werden.

Im Januar 1997 brachte Intel den Pentium-MMX-Prozessor heraus. MMX steht für MultiMedia eXtensions. Neu bei diesem Prozessor ist ein doppelter L1-Cache sowie 57 neue MMX-Befehle speziell für die Verarbeitung von Video-, Audio- und Grafikanwendungen.

Der Nachfolger des Pentium ist der Pentium Pro. Er ist der erste Chip der Familie der P6-Prozessoren (6. Generation). Er ist in einem Multichip-Modul (MCM) untergebracht und enthält den eigentlichen Pentium-Pro-Prozessor (5,5 Millionen Transistoren) und einen L2-Cache. Der Pentium Pro läuft mit einer Taktvervielfachung auf einer 66-MHz -Hauptplatine. Durch den Einbau des L2-Cache in die CPU kann dieser mit der selben Taktfrequenz arbeiten wie der Prozessor, was einen großen Teil der Leistungssteigerung gegenüber dem Pentium ausmacht.

Mitte 1997 erscheint der Pentium II auf dem Markt. Von seiner Leistung entspricht er dem Pentium Pro mit MMX-Technologie. Jedoch von seinem Aufbau her gesehen, ist dieser Prozessor etwas völlig neues. Der Prozessor ist mit mehreren L2-Cache-Chips, auf einer kleinen Leiterplatte montiert, die in einer Kassette aus Metall oder Kunststoff untergebracht ist. Diese Kassette wird über eine Kontaktleiste, Slot 1 genannt, auf der Hauptplatine aufgesteckt. Die neueren Pentium II Prozessoren werden in 0,25-*m-Technologie hergestellt. Dadurch werden die Chips kleiner, höhere Frequenzen (größere Leistung) sind möglich und der Energieverbrauch wird gesenkt. Neben Intel gibt es noch einige weitere Hersteller von Prozessoren. Zu nennen ist AMD (Advanced Micro Devices) mit seinem K6-Prozessor, dessen Leistung zwischen dem Pentium und Pentium II anzusiedeln ist.
Erwähnenswert ist noch die Firma Cyrix. Der MediaGX-Prozessor ist Leistungsmäßig mit einem Pentium zu vergleichen (bei deutlich geringeren Kosten). Er wird jed och nur als Einheit mit der Hauptplatine verkauft. Der Prozessor 6x86MX/MII ist zur MMX-Technologie kompatibel. Dieser Chip ist auf Grund verschiedener Leistungsmerkmale den Prozessoren der Konkurrenz überlegen.