Computerview

Er ist der Porsche unter den Prozessoren: der Interl Core i7, der auch den Codenamen Nehalem trägt. Laut Hersteller sollen die Neuerungen an der Prozessor-Serie bis zu 30 Prozent mehr Leistung bringen.

Der Core i7 ist der erste echte Vierkern-Prozessor mit integriertem Memory-Controller, den Intel auf den Markt gebracht hat. Dabei unterscheidet er sich von den bisherigen Core 2 Quad-Chips vom Aufbau. Bislang hat Intel immer zwei Zweikern-Chips zusammengefügt, mit dem Nachteil, dass die einzelnen Kerne nie auf den kompletten Zwischenspeicher (Cache) zurückgreifen konnten - maximal bei der Hälfte war Schluss.

Eine weitere Neuheit beim Nehalem ist beim Datenfluss zwischen Prozessor und Arbeitsspeicher festzuhalten. Dieser verläuft jetzt nicht mehr auf der Hauptplatine, sondern direkt über den Core i7.

Durch die Einführung des Core i7 verabschiedet sich Intel von der DDR2-Technik und setzt ausschließlich auf DDR3-Arbeitsspeicher. Wer mit dem Gedanken spielt, sich diese CPU zu beschaffen, muss sich zudem auch gleich ein neues Mainboard anschaffen.

Ein weiteres Feature stellt der Energiespar-Chip namens PCU (Power Control Unit) da. Hierbei handelt es sich um einen Co-Prozessor, der über den Energiehaushalt des Prozessors wacht. Abhängig von der Auslastung, wird immer die minimale Leistungsaufnahme gewährleistet.

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Im Produktbereich Mikroprozessoren hat Intel momentan einen ungefähren Marktanteil von 80 Prozent. Der einzige ernsthafte Konkurrent ist AMD, kleinere Hersteller wie etwa Infineon spielen für den Marktführer keine Rolle. Beide erfolgreichen Prozessorhersteller liefern sich nun einen Wettkampf um Marktanteile für Mehrkernprozessoren. Bereits 2005 kam Intel mit einem 2-Kern-System (Pentium D) als Nachfolger des Pentium 4 heraus.
Einen wesentlichen Schritt zur parallelen Anweisungsverarbeitung hat Intel bereits Ende der Neunziger Jahre beim Pentium gemacht. Bis dahin (u. a. beim 486) konnte keine parallele, sondern nur eine verschränkte Bearbeitung von Befehlen durch das Prinzip des Pipelining realisiert werden. Dabei können für unterschiedliche Befehle jeweils unterschiedliche Stufen ihrer Bearbeitung, z.b. Holen des Befehls (instruction fetch), Dekodieren und Bearbeiten innerhalb der Recheneinheit (ALU), zur gleichen Zeit ausgeführt werden. Nicht möglich ist es hingegen in einer solchen Architektur, in der Recheneinheit jeweils zwei Befehle gleichzeitig zu bearbeiten. Dies änderte sich mit der Einführung des Pentium: Hier standen zwei Pipelines nebeneinander, die zur gleichen Zeit Zugriff auf die gleichen Systemkomponenten hatten.
Bei der Mehrkernarchitektur ist nun nicht nur der Zugriff auf die Hardware, sondern auch die Hardware selbst parallelisiert. Insbesondere existieren mehrere ALUs. Die aktuelle Version Pentium Dual-Core 2 ist in zwei Versionen, einmal für stationäre PCs und eine für Laptops, erhältlich.
Die durch die Mehrkernarchitektur erreichte Leistungssteigerung lässt sich nicht pauschal beziffern. Ein wesentlicher Faktor dabei ist, ob die angewandte Software für den Betrieb mit solchen Systemen programmiert worden ist. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist nicht in der Mehrzahl der Produkte im Bereich Anwender-Software der Fall. Die weitere Verbreitung des neuen Betriebssystems Vista von Microsoft dürfte dies jedoch in den nächsten Jahren ändern.

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Der zunehmende Einsatz von Steuerungselektronik an einzelnen Fahrzeugkomponenten lässt den Ruf nach einer einheitlichen Softwarearchitektur laut werden.
Die einzelnen funktionalen Komponenten von Automobilen sind dezentral organisiert; die Lichtmaschine ist ohne jede Verbindung mit dem Scheibenwischer, und das ABS-Bremssystem hat mit der Benzineinspritzung nichts zu tun. Dies ist normalerweise kein Problem. Neuere Automodelle verfügen jedoch über dreißig bis achtzig Komponenten mit größtenteils elektronischer Steuerung. Diese Komponenten tauschen Informationen miteinander aus. Dies ist etwa bei Abstandssensoren und der Motorsteuerung der Fall, wenn diese zusammen ein System zur Kollisionsvermeidung bilden sollen: Der Sensor muss der Motorsteuerung in geeigneter Form mitteilen, wenn sich der Abstand zu einem Hindernis gefährlich verringert. Da jedoch ein Großteil der Fahrzeugkomponenten von verschiedenen Zulieferern kommt, unterscheiden sich auch die Formate der eingebetteten Softwaresysteme häufig voneinander. Die Folge ist eine äußerst störanfällige Kommunikation zwischen den Komponenten. Die Kompatibilität dieser Systeme ist nämlich schwer zu überprüfen. Nicht nur ergibt sich bei bis zu achtzig Systemen eine enorme Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten (auch wenn nicht alle Steuerungssysteme miteinander kommunizieren). Hinzu kommt, dass identische Teile in verschiedenen Modellen von möglicherweise unterschiedlichen Herstellern verbaut werden. Zu diesem Zweck bildete sich bereits 2004 ein Konsortium von Firmen der Elektro- der Automobilindustrie und des Fraunhofer-Instituts für Software- und Systemtechnik unter dem Namen „Autosar“ (Automotive Open System Architecture). Mittlerweile gehören diesem Verbund unter anderem Daimler, Toyota und Peugeot an. Im August dieses Jahres konnte ein erster Erfolg vermeldet werden: Das Projekt mobilSoft von Mitgliedern des Autosar-Konsortium wurde mit der Vorstellung eines funktionsfähigen Standards abgeschlossen.

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Intel, aber auch der Konkurrent AMD, setzen immer mehr auf parallel arbeitende Prozessorsysteme. Warum?

Die Geschwindigkeit von Berechnungen innerhalb von Prozessoren lässt sich durch heute verfügbare Technologien nicht beliebig erhöhen. Im Bereich der Personal Computer (z. B. beim Dual-Core-System von Intel) und auch bei den Hochleistungsrechnern gelangt man stattdessen durch das Prinzip der parallelen Signalverarbeitung zu einer wesentlichen Leistungssteigerung. Prozessoren, die in PCs verwendet werden, verfügen daher zum Teil über mehrere Rechnerwerke. Bei Großrechnern hingegen werden auch Prozessoren selbst parallel geschaltet.

Eine einfache Nebeneinanderschaltung von Prozessoren ist jedoch nicht hinreichend, um die Rechenleistung zu steigern. Denn die Bearbeitung von Rechenaufträgen muss auch auf eine effiziente Weise auf die verschiedenen Prozessoren verteilt werden. Diese Steuerungsleistung wiederum darf nicht zuviel Zeit in Anspruch nehmen, da sonst der Geschwindigkeitsgewinn wieder von der Systemverwaltung aufgezehrt werden würde.
Wie genau bei Mehrprozessorsystemen verschiedene Rechenwerke eine komplexe Berechnung parallel durchführen können, hängt auch von der Speicherarchitektur ab. Wenn die Berechnung eines komplexen Datums auf mehrere Prozessoren verteilt werden soll, brauchen alle Prozessoren auch einen Zugriff auf dieses Datum; sie müssen also mit einem gemeinsamen Speicher verbunden sein, und sie können im besten Fall parallel und nicht nur hintereinander (sequentiell) auf diesen Speicher zugreifen. Diese Architektur kennzeichnet die sog. „Vektorprozessoren“. Eine noch stärkere Form der Parallelität ist in Rechnern realisiert, die nicht nur mehrere einfache Daten, sondern auch mehrere Befehle auf je einem Datum parallel ausführen können.

Nicht allein technische Faktoren bestimmen die Wahl zwischen den verschiedenen Großrechnerarchitekturen. Angesichts der hohen Zahl an verwendeten Komponenten müssen die Unternehmen auch auf die Kosten achten. Das Mittel der Parallelität eröffnet die Möglichkeit, auf den Einsatz spezieller Hochleistungsprozessoren zu verzichten und stattdessen eine extrem hohe Zahl mehr oder weniger einfacher Prozessoren zu sogenannten „Computerclustern“ zusammenzufügen.

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