Geschichte des Prozessors - Sprunghaft wie so vieles in der IT

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Geschichte des Prozessors – Sprunghaft wie so vieles in der IT

Die Geschichte des Prozessors ist spektakulär. Innerhalb von wenigen Jahren verwandelt sich der Prozessor von einer Röhre zu einem mehrere Milliarden fassenden Transistormonster.

Die Geschichte des Prozessors

Die Geschichte des Prozessors – Am Anfang war…

Wie so vieles beginnt auch die Geschichte des Prozessors mit etwas gigantischem. Beim Prozessor war es die Röhre, die den Vorläufer des Transistors darstellt. Aneinandergereiht und zusammengebaut war in den 60er Jahren ein Prozessor größer, als eine handelsübliche gelbe Telefonzelle. Alleine der Prozessor! Da kann man sich gut vorstellen, wie groß der ganze Server war. Noch in den 60er Jahren dann verdrängte der Transistor die Röhre. Bis auf einen nostalgischen Grund, gibt es aus heutiger Sicht keinen, der dem entgegensprechen würde.

Die Geschichte des Prozessors mit mehr, mehr und noch mehr Transistoren:

Gab es zu Beginn der Transistorprozessoren kaum mehr als ein paar tausen verbaute Transistoren, sind es heute Milliarden auf kleinerem Raum als er damals genutzt wurde. Als Beispiel kann man den Intel 4004 heranziehen, der im Jahre 1971 produziert wurde. Er hatte 2300 Transistoren und galt damals als Prozessorflaggschiff. Bis 1985 wurden die Transistoren im Abstand von ca. 1,5 Jahren durchschnittlich verdoppelt.

Wer erinnert sich an die x86er -Reihe der Intel Serie? 1989 war der 486er populär, der hatte schon sage und schreibe 1,2 Millionen Transistoren an Bord.

Der nächste gewaltige Sprung war 2000 mit Intels Pentium 4. In ihm steckten 42 Millionen Transitoren. Seit ca. 1996 steht auch AMD auf dem Plan. Mit dem 2003 entwickelten K8 erreichte AMD die 64Bit Prozessorarchitektur und konnte mit dem Athlon 64 mit knapp 106 Millionen Transistoren aufwarten.

Mittlerweile stehen wir im Jahr 2014 und hier har AMD die Nase vorn. Mit dem AMD Kaveri haben wir 2,41 Milliarden Transistoren zu verzeichnen. Das ist eine unglaubliche Zahl. Man kann sich die Dichte vorstellen – oder auch nicht.

Eine gute übersichtliche Liste verbauter Transistoren findet Ihr auf der deutschen Wikipedia-Seite.

Was machen die ganzen Transistoren denn?

In der Geschichte des Prozessors spielt der Transistor und dessen Baugröße die wichtigste Rolle. Transistoren verstärken elektrische Signale und agieren als Schalter (Zustand ein / aus oder 1 / 0). Die Anordnung der Transistoren spielt dabei die wesentlichste Rolle. Durch eine logische Verknüpfung der Transistoren miteinander erhalten wir digitale Schalter die dann als AND, OR, NAND, NOR, EXCLUSIV-ODER (Sogenannte logische Gatter oder logische Grundschalter) und so weiter, agieren. Mit diesen Operationen kann der Prozessor dann elektrisch-mathematische Rechnungen durchführen und dadurch addieren, subtrahieren, kopieren, verschieben und so weiter.

Geschichte des Prozessors in der Zukunft!?

Nach Murphys Gesetz (alles, was schiefgehen kann, wird auch schiefgehen) wird der Prozessor berechneterweise im Jahre 2020 in der Form nicht mehr produziert werden können. Wie oben schon erwähnt verdoppelt sich die Geschwindigkeit eines Prozessors ca. alle 1,5 Jahre (Mooresches Gesetz). Das würde auch eine Verdopplung der Transistoren bedeuten. Da bei gleichbleibendem Platz die Anzahl an Transistoren steigen muss werden sie kleiner werden müssen. Da diesem Prozess physikalische Grenzen gesetzt sind werden wir um das Jahr 2020 herum die Grenze von 7 bis 5 Nanometern erreicht haben. Mehr geht nicht! In der Größenordnung werden nur noch wenige Siliziumatome (Die Bausteine der Transistoren) nebeneinander Platz haben. Sollten die Strukturen weiter verkleinert werden würden die Atome durch die Wände driften können und man hätte einen klassischen Kurzschluss. In dem Sinne also werden wir am Ende der “klassischen” Transistor CPUs stehen. Im Moment (08.2014) stehen wir bei der Firma Intel bei 22 Nanometern. Das sind 0,000000022 Meter. Wahnsinn!

Was folgt danach? Na es geht natürlich weiter. Bereits Mitte 2013 ist es amerikanischen Wissenschaftlern gelungen neue Mikrochips zu entwickeln. Diese basieren nicht mehr auf Silizium sondern bestehen aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Der neue “Stoff” der Zukunft. Der entwickelte Testprozessor besteht aus 178 Transistoren die jeweils aus Nanoröhrchen bestehen die selbst nur aus Atomen bestehen. Die CPU berechnet derzeit nur 1 Bit statt wie heute übliche 64. Aber hey, die Transistor CPUs haben auch nicht anders angefangen. Und wenn ich den Vergleich anmerken darf: Die ersten Prozessoren bestanden auch aus “Röhren” 😉

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