Foto: Blue Andy - shutterstock.com
Die ersten Computer funktionierten in den 1930er Jahren noch auf elektromechanischer Basis, einige Jahre später waren - wie beim ENIAC - Elektronenröhren en vogue. Es folgte der Shift hin zu Transistoren, dann zu integrierten Schaltkreisen, bevor in den 1970er Jahren schließlich der Mikroprozessor entstand, der heute das Herzstück unserer digitalen Devices darstellt.
CPU - Definition und Komponenten
Prozessoren, auch als zentrale Verarbeitungseinheit oder gängiger "Central Processing Unit", kurz CPU, bekannt, bilden ein programmierbares Rechenwerk und steuern über Algorithmen die Verarbeitung von Daten auf Grundlage von Befehlssätzen. CPUs kommen dabei nicht nur in klassischen Computern, sondern auch in computerähnlichen Geräten zum Einsatz - oft als Mikrocontroller in eingebetteten Systemen, die heutzutage in so gut wie allen nur erdenklichen Bereichen des alltäglichen Lebens zu finden sind, von der Kaffeemaschine über den Getränkeautomaten und Wäschetrockner bis hin zum Smartphone.
Die klassischen Hauptbestandteile eines modernen Prozessors sind:
Rechenwerk (arithmetisch-logische Einheit, ALU),
Steuerwerk,
Register,
Zwischenspeicher (Caches),
Datenleitungen (Busse)
sowie ein Speichermanager.
Im Fall der meisten modernen CPUs - insbesondere solche, die Server antreiben - handelt es sich um Recheneinheiten mit mehreren Kernen, also Multi-Core-Prozessoren. Zusätzlich können CPUs von integrierten Co-Prozessoren unterstützt werden - beispielsweise einer dedizierten 'graphics processing unit' (GPU).
Prozessoren - so funktionieren CPUs
Wie diese Komponenten im Einzelnen funktionieren und wie sie im großen Ganzen zusammenwirken - das zeigt Ihnen das folgende Erklärvideo unserer PCWelt-Kollegen:
CPU - Kerne und Threads
Moderne CPUs verfügen über eine variable Anzahl an Kernen, deren Höhe die Leistung beeinflusst. Wie viele Kerne Ihre CPU hat, finden Sie unter Windows 10 und 11 schnell und einfach heraus, indem Sie ins Suchfeld "System" eingeben und die Systeminformationen aufrufen. Die Hardware-Informationen Ihres Rechners enthalten den Namen Ihres Prozessors und die Anzahl seiner Kerne.
Alternativ können Sie auch die Tastenkombination Strg + Umschalt + Esc nutzen, um den Task-Manager zu öffnen und dann die Registerkarte Leistung (Detailansicht, zweites Tab von links) anklicken. Hier sehen Sie den Namen Ihres Prozessors, die Anzahl der Kerne und zusätzlich ein Diagramm, das in Echtzeit Auskunft über die CPU-Auslastung gibt. Außerdem finden Sie hier detaillierte Angaben zu Basistaktfrequenz, Kernen und den logischen Prozessoren - besser bekannt als "Threads". CPUs mit höherer Thread-Anzahl sind in der Regel besser für Multitasking geeignet, da sie in der Lage sind, mehr Prozesse gleichzeitig zu verarbeiten.
In den meisten Fällen liefert die Anzahl der Kerne nur einen Anhaltspunkt über die CPU-Leistung. Auch die Prozessorfrequenz (oder Taktfrequenz), Multithreading, die Mikroarchitektur, die Art des Prozessors (Desktop oder Mobile) und die Softwareoptimierung spielen eine Rolle. Wenn Sie an dieser Stelle das Bedürfnis nach einem Deep Dive verspüren, sollten Sie die Spezifikationen Ihres Prozessors auf der Webseite von Intel beziehungsweise AMD nachschlagen.
Im Allgemeinen gilt: Je neuer der Prozessor, desto effizienter und leistungsfähiger ist er, aber nicht alle Generationen machen im Vergleich zu den vorherigen große Leistungssprünge. Aktuelle Benchmarking-Tests verschaffen Klarheit über die Unterschiede zwischen den Generationen.
CPU-Hersteller - das 'who is who'
Die aktuell maßgeblichen, beziehungsweise bekanntesten, Hersteller von Prozessoren sind AMD und Intel. Das liegt in erster Linie daran, dass diese beiden Unternehmen die größten Hersteller von x86-CPUs sind, die vor allem in Notebooks und Desktop-PCs zum Einsatz kommen. Weitere bedeutende Prozessorhersteller sind unter anderem:
Apple
Fujitsu
Hitachi
IBM
Infineon
Oracle
Qualcomm
NXP
Nvidia
Eine eigene Chip-Entwicklung leisten sich neben AMD und Intel heute jedoch nur noch wenige Hersteller, beispielsweise IBM für seine Mainframes oder Oracle mit den von Sun Microsystems übernommenen Sparc-CPUs. Gerade im Smartphone-oder Industrie-Umfeld setzen Chiphersteller wie Qualcomm oder Infineon auf CPU-Designs des britischen Anbieters ARM, der selbst keine Prozessoren fertigt. ARM-Chips zeichnen sich durch ihre kompakte Bauweise und eine gute Energieeffizienz aus, was gerade für Mobilgeräte ein entscheidender Faktor ist.
Insbesondere in den 1970er und 1980er Jahren prägten viele weitere Unternehmen das CPU-Bild maßgeblich - beispielsweise:
Cyrix
Centaur Technology
Motorola
MOS Technology
National Semiconductor
NexGen
Rockwell International
Sun Microsystems
Texas Instruments
Unisys
VIA
- Die Evolution der CPUs
Die rasante Entwicklung der CPUs vom ersten 8086 aus dem Jahr 1978 bis zum heute aktuellen Intel Core i7 wurde vor allem vom der Wettstreit zwischen AMD und Intel befeuert. Der Web-Dienst <a href="http://www.maximumpc.com/article/features/cpu_retrospective_the_life_and_times_x86" target="_blank">MaximumPC</a> hat die Entwicklung dokumentiert. - Intel 8086
Am Anfang stand der 16-Bit-Mikroprozessor 8086. Intel brachte ihn 1978 heraus. Im Inneren des Chips mit Drei-Mikrometer-Strukturen platzierte der Hersteller 29.000 Transistoren. Die Taktfrequenz belief sich anfangs auf 4,77 Megahertz. Spätere Ausführungen rechneten mit bis zu 10 Megahertz. Der 8086 war rückwärtskompatibel mit den 8080- und 8085-Prozessoren und konnte 1 MB Speicher adressieren. Das erwies sich als Basis für den Erfolg des Chips. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Industriespione der damaligen Sowjetunion haben sich das Chipdesign verschafft. Dadurch konnten die sowjetischen Ingenieure den 8086 nachbauen. Der in der Sowjetunion gefertigte K1810BM86 ist Pin-kompatibel zum Intel-Chip. - Intel 286
Der 8086 und der später erschienene 8088 beherrschten die endenden 70iger Jahre und den Anfang des folgenden Jahrzehnts. 1982 war die Zeit reif für den nächsten Entwicklungssprung. Die 1,5-Mikrometer-Fertigungsstruktur ermöglichte es Intel, 134.000 Transistoren auf dem Chip unterzubringen. Die erste Version war mit 6 Megahertz getaktet, spätere Ausführungen verdoppelten die Prozessorfrequenz. Pro Takt konnte der 286 doppelt so schnell Befehle abarbeiten wie der 8086. Das war für die damalige Chipentwicklung ein großer Sprung. Der 286 wurde mit der Zeit zum Synonym für den IBM-kompatiblen PC. In den insgesamt sechs Jahren, in denen der 286 am Markt verfügbar war, wurden laut Intel weltweit 15 Millionen PCs mit 286-Prozessor ausgeliefert. Mit der Markeinführung des Chips feierte auch der geschützte Modus (protected mode) seine Premiere. Dieses Feature kontrolliert den Speicherzugriff. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Bill Gates schimpfte den 286 einen hirnlosen Chip, weil er nicht mehrere MS-DOS-Applikationen gleichzeitig in einer Windows-Umgebung bearbeiten konnte. - Intel 386
Mit dem 386 kam Intel 1986 genau zum richtigen Zeitpunkt heraus. Der PC etablierte sich mehr und mehr in den privaten Haushalten, und dort entwickelten sich PC-Spiele zum beliebten Zeitvertreib. Grafische Spiele auf einem 286 waren jedoch eine Qual. Der 386, der später in 386DX umbenannt wurde, um ihn vom preisgünstigeren, später erscheinenden 386SX abzugrenzen, war zunächst mit 16 Megahertz getaktet. Die Zahl der Transistoren konnte Intel auf 275.000 verdoppeln. Der 386 war Intels erster 32-Bit-Prozessor. Er konnte bis zu 4 GB (nicht MB) Speicher adressieren und zwischen Protected, Real und dem neuen Virtual Mode umschalten. Letzterer erlaubt die Ausführung von Real-Mode-Applikationen (typischerweise DOS-Anwendungen) in einer geschützten Umgebung. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Der 386 verstärkte Intels Vorherrschaft. Bestand IBM bei den vorherigen Prozessoren noch auf einen zweiten Lieferanten, war dies beim 386 nicht mehr möglich. AMD kam erst 1991 mit einer Alternative auf den Markt. - Intel i486
Noch bevor das Jahrzehnt zu Ende ging, schickte Intel mit dem 486DX den nächsten x86-Prozessor ins Rennen. Es war die erste CPU, die einen mathematischen Co-Prozessor enthielt. Die Taktrate belief sich auf 25 Megahetz (später 50 Megahertz). Erstmals fasste ein Chip mehr als eine Millionen Transistoren. Intel packte 1,2 Millionen Schalter auf den Chip. Wie der 386 adressierte auch der 486 bis zu 4 GB Speicher. Zusätzlicher On-Board-Cache, ein verbesserter Befehlssatz sowie ein ausgebautes Bus-Interface ebneten den Weg in die Server-Landschaft. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Vom i486 gab es eine Vielzahl von Versionen, unter anderem den i486SX, i486SL und den sehr populären und weit verbreiteten i486DX2. - AMD Am386
Wenn AMDs Am286 als erster Schlag im x86-Wettkampf gilt, dann war der Am386 der erste schlimme Haken für Intel. Der Chip kam erst 1991 auf den Markt, als Intel bereits den 486 verkaufte, doch AMD schaffte es erneut, den Nachbau schneller zu takten als das Original, so dass beide aktuellen Chips nahezu gleiche Leistung boten. AMDs 386-Chips waren zudem günstiger als Intels 486er. Außerdem landete AMD mit dem "Windows-Compatible"-Logo einen viel beachteten Marketing-Coup. <br/><br/> Vorausgegangen war ein jahrelanger Rechtsstreit. Intel hatte das Lizenzabkommen mit AMD mit der Begründung zurückgezogen, es erstrecke sich nur auf 286- und frühere Prozessoren. Vor Gericht bekam AMD schließlich das Recht zugesprochen, bis zur fünften Generation der x86-Prozessoren Nachbauten zu fertigen. Der Verkaufserfolg des Am386 etablierte AMD als ernst zu nehmenden Intel-Konkurrenten. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Der Am386 war schon vor dem Jahr 1991 produktionsreif. Der Rechtsstreit mit Intel verhinderte die Auslieferung. - Cyrix Cx486
Cyrix hatte sich mit der Fertigung von mathematischen Co-Prozessoren für die 286- und 386-Systeme einen Namen erworben. Im Jahr 1992 veröffentlichte das Unternehmen die ersten x86-CPUs. Die 486SLC und 486DLC waren beide Pin-kompatibel zum 386SX- und 386DX-Prozessor. Die Cyrix-Chips boten sich damit als attraktive Upgrade-Möglichkeit an. Gefertigt wurden die Chips von Texas Instruments. Sie hatten keinen mathematischen Co-Prozessor. Der Level-1-Cache belief sich auf 1 KB und in späteren Ausführungen auf 8 KB. Getaktet waren die Chips mit 100 Megahertz. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Die Cyrix-Chips waren besonders energiesparend und kamen daher oft in Laptops und Notebooks zum Einsatz. - Intel Pentium
Mit der fünften Generation führte Intel die x86-Architektur zu neuen Höhen. Ungewohnt war auch Namensgebung. Der Grund dafür war profan: Zahlen lassen sich nicht als Markennamen schützen.<br/><br/> Mit dem Pentium-Design bemühte sich Intel, Einschränkungen der früheren Prozessoren aufzuheben. Wichtigste Features waren der 64 Bit breite Daten-Bus, zwei Ausführungseinheiten (Execution Units), eine verbesserte Gleitkomma-Einheit (Floating Point Unit = FPU) und eine höhere Taktrate. Der erste Pentium rechnete im 60-Megahertz-Takt, doch es dauerte nicht lange, bis schnellere Versionen erschienen. Die Fertigungsstruktur verringerte sich während des Pentium-Lebenszyklus von anfangs 0,8 Mikrometer auf 0,35 Mikrometer. Die Zahl der integrierten Transistoren erhöhte Intel von 3,1 Millionen auf 4,5 Millionen. 1996 begann Intel den Verkauf von Pentium-MMX-Prozessoren mit erweitertem Befehlssatz, besserer Sprungvorhersage und größerem Cache. Er war für Multimedia- und Kommunikations-Anwendungen vorgesehen. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Der Name Pentium ist ein Kunstwort. Es setzt sich zusammen aus der griechischen Zahl "Penta" (fünf) und der lateinischen Endung "-ium". - AMD Am486
Der Am486 war der letzte Chip aus der Zeit der Klonkriege zwischen Intel und AMD. Er erschien erst vier Jahre nach Intels 486-Chip und einen Monat vor dem Pentium. Um sich gegen den 486 von Intel behaupten zu können, verkaufte AMD den eigenen, höher getakteten Prozessor günstiger als das Pendant von Intel. Einige der schnelleren AMD-CPUs reichten fast an die Leistung von Intels Pentium heran. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> AMD vermarktete einige Am486-Varianten mit 133 Megahertz Taktfrequenz als 5x86-Prozessoren. Tatsächlich waren sie ähnlich leistungsstark wie Intels Pentium. - Intel Pentium Pro
Die kleine Erweiterung in der Bezeichnung wird dem Leistungssprung des Pentium Pro gegenüber dem ersten Pentium nicht gerecht. Die bis dahin jüngste Intel-Entwicklung reihte sich zwar in die x86-Reihe ein, kam aber mit einer neuen Architektur auf den Markt. <br/><br/> Bemerkenswert ist, dass der Pentium Pro kein reiner Cisc-Prozessor mehr war, sondern erste Risc-Befehlssätze integrierte. Die Zahl der Transistoren schraubte Intel auf 5,5 Millionen Stück pro Chip in die Höhe, zudem spendierte der Hersteller dem Prozessor erstmals einen Level 2 Cache mit anfangs 256 KB (später 1 MB). Den Level 2 Cache hatte Intel zwar nicht im CPU-Kern integriert, aber mit der Prozessorfrequenz getaktet. Der Arbeitstakt belief sich auf 150 bis 200 Megahertz. Der Pentium Pro bereitete Intel Schwierigkeiten in der Fertigung, war zu teuer und blieb hinter den Verkaufserwartungen zurück. Er konnte sich aber im Server- und Workstation-Segment durchsetzen. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Intel brachte 1998 einen mit 300 Megahertz getakteten Pentium II Overdrive auf den Markt. Er passte in den Pentium-Pro-Sockel und war als Upgrade für Pentium-Pro-Nutzer vorgesehen. - Cyrix Cx5x86
Als Newcomer im x86-Markt versuchte Cyrix, den ersten Erfolg, den der Hersteller mit dem Cx486 errungen hatte, mit dem Cx5x86 zu wiederholen. Der neue Prozessor wurde aus dem Blickwinkel des einzelnen Anwenders entwickelt und kompatibel zum 486-Sockel entworfen. Damit bot Cyrix einen einfachen Upgrade-Pfad vom älteren Chip zum leistungsstärkeren Prozessor. <br/><br/> Allerdings musste Cyrix aufgrund von Stabilitätsproblemen einige Features des Cx5X86 abschalten, darunter etwa die Sprungvorhersage. Der Hersteller nahm den Chip relativ früh vom Markt, aber nicht wegen fehlenden Erfolgs. Gerade mal sechs Monate nach Erscheinen brachte Cyrix bereits den 6x86-Chip heraus. Das ältere Modell sollte die Verkäufe des neuen Prozessors nicht gefährden. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Die offiziellen Angaben zur Taktrate des Cx5x86 bemaß Cyrix recht großzügig. Die versprochenen 133 Megahertz leisteten nur wenige Prozessoren. - AMD Am5x86
Den Am5x86 bot AMD als Upgrade-Pfad für 486er Chips an. Tatsächlich war er ein 486DX-Prozessor mit Vierfach-Multiplikator. Dieser technische Kniff erlaubte eine Taktfrequenz von 133 Megahertz, so dass der Am5x86 ungefähr so leistungsfähig war wie Intels Pentium 75. Bemerkenswert an dem Chip war, dass AMD mit ihm erstmals das "Performance Rating" (PR) einführte. Mit dieser (oft kritisierten) Bewertung versuchte AMD, einen Performance-Vergleich zu Intels Produktfamilie herzustellen. Der Am5x86 wurde daher auch mit dem Zusatz "P75" vermarktet. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> AMD nutzte das Performance Rating bis zur Athlon-64-X2-Familie. - AMD K5
Bei der Entwicklung des K5 konnte sich AMD nicht mehr auf Lizenzabkommen mit Intel berufen und einen x86-Prozessor klonen. Der K5 stellt daher einen Wendepunkt in der Geschichte der x86-Chips dar, denn er wurde komplett von AMD entwickelt. Nicht unerwartet kam es zu Verzögerungen. Die Veröffentlichung wurde um ein Jahr verschoben, erst 1996 erschien der K5. <br/><br/> Unter technischen Gesichtspunkten lief er Intels Pentium den Rang ab: Der K5 integrierte 4,5 Million Transistoren, fünf Integer-Einheiten, eine bessere Sprungvorhersage und 16 KB Cache. Allerdings litt der K5 unter einer dürftigen Taktrate, so dass er dem Pentium nicht wirklich Paroli bieten konnte. Der Verkauf blieb hinter den Erwartungen zurück. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Das "K" in der Bezeichnung wurde in Anlehnung an den Heimatplaneten "Krypton" von Superman gewählt. - Cyrix 6x86 und MII
Der 6x86 von Cyrix war Pin- und Spannungs-kompatibel zu Intels Pentium. Er war aber kein Nachbau, so dass er nicht vollständig deckungsgleich mit dem Original war. Frühere Versionen verkaufte Cyrix mit 16 KB Cache, sie zeigten beeindruckende Leistungsdaten und ließen in einigen Benchmarks den höher getakteten Pentium hinter sich. Dadurch ermutigt, führte Cyrix ein eigenes Performance Rating ein. Allerdings war die Gleitkommaeinheit leistungsschwach. Spätere Versionen trugen die Bezeichnung MII. In diesen Ausführungen konnte Cyrix das Überhitzungsproblem lösen und den Chip höher takten, allerdings um den Preis der Bus-Kompatibilität. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Es gab verschiedene Versionen des Cyrix 6x86: das Original, die Dual-Voltage-Variante und die MMX-Ausführung mit erweitertem Befehlssatz. - AMD K6
Während AMD mit dem K5 einige Probleme hatte, konnte sich der Hersteller mit dem K6 den Anwendern wieder empfehlen. Geholfen hat der Entwickler Vinod Dham, der als Vater des Pentium gilt. Er verließ Intel im Jahr 1996 und heuerte bei dem Unternehmen NexGen an, das später von AMD gekauft wurde. Im April 1997 kam der K6 auf den Markt, und zwar als Konkurrenz zum Pentium, denn er wurde an den damals gängigen Sockel 7 angepasst und enthielt Intels Multimedia-Architektur MMX. Der K6 unterstrich einmal mehr AMDs Position als wichtigster Intel-Konkurrent. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Anfangs wurde der K6 noch mit Pentium II Performance Rating (PR2) beworben, doch die Angabe wurde bald wieder fallen gelassen. - Intel Pentium II und Pentium II Xeon
Intel verlagerte in den folgenden Entwicklungsschritten den Level-2-Cache auf einen separaten Cache-Chip. Damit ließ sich der Cache nur noch mit halber CPU-Frequenz takten. Um das zu verschleiern, verdoppelte Intel den L2-Speicher auf 512 KB. Damit ließen sich Kosten einsparen, so dass PCs günstig gefertigt und für weniger als 1000 Dollar verkauft werden konnten. <br/><br/> Allerdings musste Intel ein neues, recht großes Gehäuse für CPU- und Cache-Chip sowie einen neuen Sockel für die Hauptplatine (Slot 1) entwerfen. Die Fertigungsstruktur betrug anfangs 0,35 Mikrometer, später nur noch 0,25 Mikrometer. Ingesamt fanden 7,5 Millionen Transistoren Platz. Der Prozessor konnte bis zu 64 GB adressieren. Mit dem Pentium II führte Intel auch die Xeon-Marke ein (1998). Der Level-2-Cache der Xeon-Chips war mit voller CPU-Frequenz getaktet und betrug 2 MB. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Die Codenamen des Pentium lauteten Klamath und Deschutes für die Desktop-Modelle und Tonga sowie Dixon für die mobilen Ausführungen. - Cyrix Media GX
Der in finanzielle Schwierigkeiten geratene Hersteller Cyrix wurde im Jahr 1997 von National Semiconductor übernommen. Damit ging ein Wechsel in der Entwicklungsstrategie einher. National Semiconductor war mehr an Geschäftszahlen und weniger an einem technischen Wettstreit interessiert. Das Ergebnis dieses Wandels war der Media GX. Der Prozessor basierte auf dem Cyrix 5x86, zusätzlich wurden Grafikfunktionen sowie Speicher- und PCI-Controller integriert. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Der MediaGX kam nur auf Hauptplatinen zum Einsatz, die speziell für diesen Prozessortyp gefertigt wurden. - Centaur Technology WinChip
Nach vielen Übernahmen und Verkäufen im Prozessormarkt ist der Name Centaur Technology mittlerweile in Vergessenheit geraten. Das Unternehmen war zunächst als Tochterfirma von IDT für die Entwicklung von x86-Prozessoren verantwortlich und wurde später an VIA Technology verkauft. <br/><br/> 1997 brachte Centaur Technology die WinChip-Produktfamilie für Sockel-7-Platinen auf den Markt. Das Augenmerk lag auf günstigen Produktionskosten. Der Chip zeichnete sich durch eine kleine Fläche und geringe Wärmeentwicklung aus. Zwar gab es keinen L2-Cache, dafür spendiert der Hersteller aber 64 KB Level-1-Cache. Der Chip unterstützte MMX und 3DNow. Allerdings machte Intels preisgünstiger und schneller Celeron alle Hoffnung auf Erfolg zunichte. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Centaur wurde 1999 an VIA verkauft. Elemente des WinChip wurden in der Cyrix-III-Familie verwendet. - Intel Celeron
Intel hat sich lange Zeit intensiv darum bemüht, im Server-Markt Fuß zu fassen. Darüber hat es die Company versäumt, am unteren Ende der Leistungsskala Akzente zu setzen. Mit dem Celeron holte Intel das im Jahr 1998 nach. Die ersten Celeron-Versionen, die auf dem Pentium II aufbauten, hatten es am Markt schwer.<br/><br/> Die Leistungsdaten waren nicht berauschend, denn anfangs wurde der Celeron ohne Level-2-Cache ausgeliefert. Später brachte Intel eine Version mit 128 KB L2-Cache heraus. Diese Version war besonders unter Bastlern beliebt, weil sich der Chip sehr gut übertakten ließ und damit zu einem preisgünstigen und leistungsstarken Prozessor wurde. Im Lauf der Jahre entwickelte sich der Celeron zu einem Standardprozessor für Heim- und Büro-PCs. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Der "Mendocino Celeron" oder "300A" war unter Übertaktungsexperten sehr beliebt. Er ließ sich mit bis zu 450 Megahertz betreiben. - AMD K6-2 und K6-2+
Um den K6 weiter erfolgreich zu verkaufen, brachte AMD 1998 eine überarbeitete Version heraus. Der K6-2 kam mit erweiterter MMX-Einheit und neuem SIMD-Befehlssatz beziehungsweise der Multimedia-Erweiterung "3DNow!" auf den Markt. Letzteres verschaffte AMD einen technischen Vorsprung, die Technik erlaubt die schnellere Bearbeitung von 3D-Applikationen. Später antwortete Intel mit dem SSE-Befehlssatz. K6-2 bot sich als kostengünstiger Upgrade-Pfad für Motherboards mit "Super Socket 7" an. Später kam noch der K6-2+ mit 128 KB L2-Cache heraus. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> SIMD steht für "Single Instruction, Multiple Data" und ist eine Architektur für Großrechner und Supercomputer. - AMD K6-3
Der K6-3 war das letzte Mitglied von AMDs K6-Familie und der letzte Prozessor für Sockel-7-Platinen. Er hatte kaum Zeit, sich am Markt zu behaupten, denn nur wenige Tage nach Erscheinen stellte Intel den Pentium III vor. Endgültig geriet er in Vergessenheit, als AMD die Athlon-Serie herausbrachte. Wie sein Vorgänger konnte der K6-3 auf 256 KB L2-Cache zugreifen. Die Zahl der Transistoren erhöhte AMD von 9,3 auf 21,3 Millionen. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Der Codename des K6-3 war "Sharptooth." - Intel Pentium III und Pentium III Xeon
Das Erscheinen des Pentium III im Jahr 1999 gab Intel enormen Schub. Der SSE-Befehlssatz beschleunigte die Gleitkommaberechnungen, so dass Multimedia-Anwendungen besser liefen. Später brachte Intel den Pentium III Coppermine mit 256 KB integriertem L2-Cache und bidirektionaler CPU-Anbindung heraus. Dies und andere Erweiterungen machten den Coppermine nahezu doppelt so schnell wie die erste Pentium-III-Ausführung. <br/><br/> Ein späterer Pentium-III-Chip, der Tualatin, kam mit höherer Taktfrequenz, mehr Cache und geringerer Arbeitsspannung auf den Markt. Er wurde zum Vorläufer der mobilen Prozessoren. Die Server-Prozessoren von Intel unterschieden sich kaum von den Desktop-Varianten. Xeon-Chips enthielten mehr Speicher (bis zu 2 MB). <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Die Original-Xbox verwendete eine Variante des Pentium III Celeron, allerdings mit einem anderen Formfaktor. - AMD Athlon (Classic und Thunderbird)
Unter der Bezeichnung Athlon startete AMD 1999 eine bemerkenswerte Erfolgsgeschichte. Die Athlon-Serie brachte Intel in Bedrängnis. AMD vollzog mit dem Athlon einen technischen Neuanfang und verabschiedete sich vom Sockel 7 zugunsten des neu entworfenen Slot A. Dieser war mechanisch identisch mit Intels Slot 1, aber nicht elektrisch kompatibel. CPU und 512 KB L2-Cache wurden auf einer Platine integriert. <br/><br/> Die erste Version taktete AMD mit 500 Megahertz. Eine spätere Version knackte erstmals die Taktrate von 1 Gigahertz. Den nächsten bedeutenden Schritt machte AMD mit dem Athlon Thunderbird. Den Level-2-Cache integrierte der Hersteller direkt im Prozessorkern. Damit ließ sich der Speicher mit voller CPU-Taktfrequenz ansprechen. Mit dem Thunderbird führte AMD auch den Sockel A ein, der zum erfolgreichsten Prozessorsteckplatz für Hauptplatinen wurde. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Der Athlon Thunderbird wurde AMDs erfolgreichster Prozessor seit dem zehn Jahre zuvor erschienenen Am386. Die Bezeichnung Athlon wurde dem Altgriechischen entnommen. Sie bedeutet Wettkampf. - National Semiconductor Geode
Der Geode knüpfte an die Entwicklung des Media GX von Cyrix an. Ihm war keine lange Zeit unter dem Dach von National Semiconductor beschieden, denn 2003 verkaufte der Anbieter das Geode-Geschäft an AMD. Der neue Eigentümer trieb damit die Entwicklung eines auf einem Chip integrierten Systems (System on a Chip) weiter voran. Der letzte Prozessor dieser Produktlinie, der aktuelle Geode NX, basiert auf AMDs Athlon XP Thoroughbred und enthält 256 KB L2-Cache. Er lässt sich mit bis zu 1 Gigahertz takten. Die Geode-Produktlinie ist noch verfügbar, AMD wird sie aber nicht weiterentwickeln. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Einige ältere Versionen des Geode fanden sich im Billiglaptop des Entwicklungshilfeprojekts One Laptop per Child (OLPC) wieder. - Transmeta Crusoe und Efficeon
Im Jahr 2000 gab es einen viel beachteten Neueinsteiger im Markt für x86-Prozessoren. In die Schlagzeilen schaffte es Transmeta unter anderem, weil das Unternehmen Linux-Initiator Linus Torvalds als Mitarbeiter verpflichtete. <br/><br/> Transmetas Crusoe kam im Jahr 2000 als energiesparender Chip für mobile Endgeräte heraus. Der Verbrauch lag zwischen ein und drei Watt. Der Chip emulierte den x86-Befehlssatz auf einer Softwareebene, die den Code in Transmeta-Anweisungen übersetzte. Das kostete Leistung, außerdem wurde die vollständige Kompatibilität unter anderem von Intel in Frage gestellt. Der Cruseo-Chip wurde anschließend mehrfach überarbeitet, doch an die Perfomance-Daten der AMD- und Intel-Prozessoren reichte er nicht heran. <br/><br/> Im Jahr 2004 brachte Transmeta den zweiten x86-Chip heraus. Für den Efficeon nutzte Transmeta wieder die VLIW-Architektur (Very Long Instruction Word) und Code-Morphing-Technik. Die überarbeitete Morphing-Software bot bessere x86-Kompatibilität inklusive MMX-Befehlssatz. Der Chip war für mobile Geräte ohne aktive Kühlung vorgesehen. Gegenüber dem Crusoe brachte der Efficeon eine deutliche Leistungssteigerung. Allerdings konnte Transmeta dem starken Konkurrenzdruck durch Intel und AMD nicht standhalten. 2005 stellte das Unternehmen die Chipherstellung ein. Seitdem entwickelt es Software. 2009 wurde Transmeta von Novafora übernommen. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Die Namensgebung des ersten Chips geht auf die Literaturfigur Robinson Crusoe zurück, die nach Ansicht des Transmeta-Gründers für Mobilität stand. - VIA Cyrix III und C3
Cyrix wechselte 1999 erneut den Besitzer, das Unternehmen wurde an VIA verkauft. Unter dem neuen Dach kam im Frühjahr 2000 der Cyrix III für Hauptplatinen mit Sockel 370 heraus. Die Entwicklungsarbeiten zogen sich hin, so dass die Erwartungen hoch waren. Im Lauf der Zeit musste Cyrix einige Pläne jedoch revidieren, unter anderem wurde die Zahl der Transistoren von 22 Millionen auf elf Millionen reduziert. Damit ließ sich die Taktrate verbessern. Mit 256 KB L2-Cache und 133 Megahertz Taktfrequenz trat der VIA-Chip gegen Intels Lowend-Linie Celeron an. Allerdings konnte der Cyrix III in Leistungstests nicht überzeugen. Nach anhaltenden Problemen zog VIA die Notbremse, portierte den WinChip von Centaur auf den Sockel 370 und verkaufte den so veränderten Chip unter der Bezeichung Cyrix III (später einfach C3). <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Der stromsparende C3-Prozessor verbrauchte weniger als zehn Watt. - AMD Duron
Den Leistungskampf hatte AMD mit dem Athlon vorerst für sich entschieden, mit dem Duron zog das Unternehmen nun in den Wettstreit um das Massengeschäft. Im Kern war der erste Duron ein gebremster Athlon Thunderbird mit einer Frontsidebus-Taktfrequenz von 100 Megahertz und reduziertem Cache. Die Duron-Chips integrierten lediglich 64 KB L2-Cache, üblich war zu der Zeit das Doppelte oder Vierfache. Die CPU-Taktrate belief sich auf 950 bis 1300 Megahertz. Die zweite Duron-Generation basierte auf dem Athlon XP. Eine spätere Line nutzte die Architektur des Thoroughred Athlon XP mit schnellerem Frontsidebus (133 Megahertz) und einer Taktrate von bis zu 1,8 Gigahertz. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Übertaktungs-Spezialisten konnten bei den "Applebred"-Durons, denen AMDs Prozessor Thoroughbred B Athlon XP zugrunde lag, den vollen 256 Level-2-Cache aktivieren. - Intel Pentium 4
Im zunehmend erbittert geführten Wettstreit mit AMD legte Intel im Design des Pentium 4 großes Gewicht auf eine hohe Taktfrequenz und einen erweiterten SSE-Befehlssatz. Im Rahmen der Arbeiten am Pentium 4 brachte der Hersteller die Versionen SSE2 und SSE3 heraus. In Kombination mit der Hypterthreading-Technik glänzte der Prozessor bei der Bearbeitung von Multimedia-Anwendungen. Parallel zur Chipentwicklung wurden auch die Grafikkarten erheblich verbessert, so dass sich PC-Spiele neue Leistungsdimensionen erschließen konnten. <br/><br/> Für Übertakter war besonders die Northwood-Version aus dem Jahr 2002 sehr interessant. Mit einem passenden Motherboard konnten sie den Chip mit mehr als 1 Gigahertz betreiben. Dennoch reiht sich der Pentium nicht in Intels Erfolgsgeschichte ein. 2004 erschien der Pentium-4-Chip mit dem Namen Prescott. Zum ersten Mal verwendete Intel einen 90-Nanometer-Fertigungsprozess. Doch der Chip wurde heiß und war, obwohl höher getaktet, nicht leistungsfähiger als der Northwood-Chip. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Das Übertakten des Northwood war eine Herausforderung. Eine Spannung von mehr als 1,7 Volt machte dem Prozessor den Garaus. - AMD Athlon XP
AMD führte mit der XP-Reihe den SSE-Befehlssatz von Intel ein. Das "XP" in der Namensbezeichnung bedeutete "eXtreme Performance", lehnte sich an Microsofts XP an und war erster Hinweis auf AMDs aggressive Marketing-Strategie. Im Zuge der Werbung entdeckte der Hersteller wieder das Performance Rating (Quantispeed-Rating). Die XP-Version Thoroughbred, auch T-Bred genannt, wurde mit einer Struktur von 130 Nanometern gefertigt. Die Taktfrequenz des Frontsidebus steigerte AMD von 100 Megahertz im Thunderbird auf 133 Megahertz im ersten XP-Chip auf schließlich 166 Megahertz im T-Bred. <br/><br/> Im Jahr 2003 brachte AMD den Athlon-XP-Barton heraus. Die ersten Ausführungen wurden mit einem ungesperrten Vervielfältiger ausgeliefert. Übertaktungsexperten konnten daher die Leistung des Prozessors auf die Höhe von AMDs Flaggschiff "Barton 3200+" hochschrauben. Im Barton verdoppelte AMD den L2-Cache auf 512 KB. Die Zahl der Schalter erhöhte der Hersteller von 37 Millionen auf 54,3 Millionen. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Mobile Athlon-XP-Chips waren besonders beliebte Objekte der Übertaktungsexperten. Angeblich wurden einige Chips mit 3,1 Gigahertz betrieben. - AMD Sempron
AMDs Sempron löste die Lowend-Serie der Duron-Prozessoren ab. Ebenso wie die Duron-Chips kamen auch die Semprons zunächst mit reduziertem Level-2-Cache auf den Markt. Hinter diesen Prozessoren verbarg sich im Grunde ein Athlon-XP-Prozessor mit weniger Speicher. Immerhin spendierte AMD dem Sempron 3000+ 512 KB Level-2-Cache, eine CPU-Taktfrequenz von 2 Gigahertz und einen mit 166 Megahertz getakteten Frontsidebus. Die Sempron-Linie gibt es immer noch. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Während AMD das Perfomance-Rating der Athlon-XP-Prozessoren an Intels Pentium-4-Familie ausrichtet, orientierten sich die Semprons an den Celerons. - AMD Athlon 64
Während Intel damit beschäftigt war, die NetBurst-basierenden Pentium-4-Prozessoren zum Erfolg zu führen, konnte sich AMD mit dem Athlon 64 erneut die Krone des leistungsstärksten Prozessors schnappen. Der 64-Bit-Prozessor glänzte mit effizienter Architektur und einem integrierten Speicher-Controller. Er war rückwärts-kompatibel zur 32-Bit-Architektur, was vor allem für die Windows-Anwender wichtig war. <br/><br/> Nicht ohne Geburtswehen brachte AMD mit dem A64 den ersten Prozessor für Hauptplatinen mit Sockel 754 heraus, der allerdings nur über ein Single-Speicher-Interface verfügte. Nichtsdestotrotz nutzte AMD diesen Sockel noch bis Mitte 2006 für einige Prozessortypen. Weitere verwendete Sockel waren die Typen 940 und 939, sie unterstützten Dual-Channel-Memory-Interfaces und bildeten die Grundlage für die Leistungssteigerung. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Der Athlon 64 wurde für fünf unterschiedliche Sockel gefertigt. Neben den 754-, 939- und 940-Ausführungen waren dies Socket AM2 und Socket F (mit 1207 Pins). - Intel Pentium D
Intels Pentium-D-Chips nutzten die problematische Netburst-Technik. Im Inneren arbeiteten zwei Prozessoren, sie garantierten ansprechende Multitasking-Leistungen und gute Möglichkeiten zur Übertaktung. Die Netburst-Technik vertraute auf lange Pipelines mit einfacher Architektur, die hohe Taktraten zuließ. Allerdings stieg dadurch der Stromverbrauch. Der Pentium D galt als solide Alternative zu AMDs Athlon-Familie. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Der Pentium D 965 war Intels Prozessor mit der höchsten Bearbeitungsfrequenz. Die CPU wurde mit 3,73 Gigahertz getaktet und ließ sich mit bis zu 4,26 Gigahertz betreiben. - AMD Athlon 64 X2
Um die Dominanz im Desktop-Markt zu untermauern, brachte AMD den Athlon 64 X2 mit zwei CPUs auf einem Chip heraus. Die besondere Anordnung der internen Daten-Links untereinander und zum Speichern bewirkte im Vergleich zur Intel-Lösung enorme Leistungsgewinne. AMD erweiterte die Serie zudem um den SSE3-Befehlssatz. Als besonders hilfreich erwies sich jedoch, dass der Chip für den Sockel 339 entwickelt wurde. Bei vielen Motherboards genügte daher ein einfaches Bios-Update, um den Athlon 64 X2 aufnehmen zu können. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Der Athlon 64 4000+ war das letzte Single-Core-Modell der Athlon-64-Serie. Nach wie vor gibt es Single-Core-Athlons als Mitglieder der FX-Familie. - Intel Core 2
Nachdem sich Intel endlich von der Netburst-Technik verabschiedet hatte, eroberte der Hersteller die Prozessorwelt mit der Core-2-Architektur im Sturm. Anstatt weiter auf hohe Taktraten zu starren, konzentrierte sich Intel auf eine effiziente Verarbeitung und eroberte zum Leidwesen von AMD die Performance-Krone. <br/><br/> Die ersten Core-2-Chips integrierten 167 Millionen Transistoren aufgrund einer Fertigungsstruktur mit 65 Nanometern. Die Chips konnten auf 2 MB Level-2-Cache zugreifen, und ihr Frontsidebus war mit 1,066 Megahertz getaktet. Die CPU konnte mit einer Frequenz von 1,86 Gigahertz arbeiten. Diese technischen Daten gepaart mit einem attraktiven Preis machten den Core 2 sehr erfolgreich. In späteren Ausführungen nutzte Intel einen 45-Nanometer-Fertigungsprozess und packte bis zu 820 Millionen Schalter auf einen Chip. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Nach wie vor fertigt Intel Core-2-Chips für mobile Endgeräte. Sie basieren auf Merom- und Penryn-Entwürfen. - Intel Pentium Dual Core
Die Namensgebung mag verwirrend sein, denn der Pentium Dual Core greift nicht auf Pentium-Technik zurück, sondern verwendet Intels Core-Architektur. Die ersten Prozessoren dieser Serie wurden für den Notebook-Markt entworfen. Spätere Versionen richteten sich auch an das Desktop-Geschäft. Sie sollten die Lücke zwischen den Celeron- und Core-2-Prozessoren schließen. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Dual Core bezeichnet eine Technik, die zwei physische CPUs in einem Prozessor integriert. Damit zählt streng genommen auch der Pentium D zu dieser Familie. - AMD Phenom
Nachdem AMD Intel den Vortritt im Leistungswettstreit überlassen musste, legte das Unternehmen seine ganze Energie in die Entwicklung des Prozessors mit dem Codenamen Barcelona. Die Erwartungen an den Phenom (unter dieser Bezeichnung wurde der Prozessor herausgebracht) waren enorm. <br/><br/> Die verschobene Markteinführung war bereits Vorbote kommender Schwierigkeiten. Der Phenom konnte die Leistungskrone nicht zurückerobern, obwohl Intel Core 2 bereits ein Jahr alt war. Eigentlich musste sich der Phenom-Chip nicht verstecken, immerhin stattete AMD ihn mit einer Vielzahl von Befehlssätzen aus (etwa MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3 und SSE4a), er enthielt vier Kerne, und die Prozessorleistung war sehr gut. Trotzdem konnte er Intels Chip nicht das Wasser reichen. Außerdem stand bereits Intels nächste Prozessorgeneration mit Nehalem-Architektur vor der Tür. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> AMDs Phenoms waren die ersten monolithischen Quad-Core-Chips. Diese Funktion führte Intel später in den Core i7 CPUs ein. - Intel Core i7
Intels Core i7 brachte AMD noch mehr in Bedrängnis. Während der kleinere Anbieter sich noch an Intels Vorgängerversion abarbeitete, schwappte bereits die nächste Chip-Generation, die unter dem Codenamen Nehalem entwickelt wurde, auf den Markt. Beim Design verabschiedete sich Intel vom traditionellen Fontsidebus zugunsten der Technik QuickPath Interconnect. Diese Punkt-zu-Punkt-Verbindung erlaubt eine schnellere Kommunikation zwischen den CPUs und den verschiedenen Subsystemen. Die Core-i7-Chips sind Mitglieder von Intels aktueller Prozessorgeneration. Sie werden im 45-Nanometer-Prozess gefertigt und beherbergen 731 Millionen Transistoren. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Der Core i7 wird aus Wafern mit 263 Quadratmillimetern gefertigt. Intels Core 2 wurde aus 143 Quadratmillimiter-Wafern hergestellt. - AMD Phenom II
Der Phenom II ist das, was der Original-Phenom eigentlich sein sollte. Mit verdreifachtem Level-3-Cache (6 MB statt 2 MB) und DDR3-Support konnte er zu den Leistungsdaten von Intels Core-2-Familie aufschließen, nicht jedoch zu den Core-i7-Prozessoren. Um die Verkäufe anzukurbeln drehte AMD an der Preisschraube. Phenom-II-X4-Prozessoren sind für wenige hundert Dollar zu haben. Typischerweise kosten die leistungsstärksten Chips der jeweiligen Hersteller um die 1000 Dollar. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Die Tri-core-700-Chips sind eigentlich Phenom-Prozessoren mit vier Kernen, von denen einer deaktiviert ist. - Intel Atom
Intels Atom-Prozessoren haben eine besondere Bedeutung für den Mobility-Markt. Sie haben den überaus populären Netbooks den Weg geebnet. Unter technischen Gesichtspunkten zeigt der Atom keine übermäßigen Merkmale. Er bietet 47 Millionen Transistor Platz, kann auf 512 KB Level-2-Cache zugreifen und ist mit bis zu 1,86 Gigahertz getaktet. Nur für Desktop-PCs gibt es eine Ausführung mit Doppelkern. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Im Jahr 2008 wurden 15 Millionen Netbooks mit Atom-Chip verkauft. - VIA Nano
VIA bietet den Netbook-Herstellern mit dem Nano eine Alternative zu Intels Atom-Chip. Der Nano ist etwas leistungsstärker als der Atom, verbraucht aber auch mehr Energie. VIA bietet Versionen mit Taktfrequenzen zwischen ein und 1,8 Gigahertz sowie Frontsidebus-Takt zwischen 533 und 800 Megahertz an. Der Level-2-Cache beträgt 1 MB. Im kommenden Jahr soll zudem eine Version mit zwei Kernen auf den Markt kommen. <br/><br/><b>Wussten Sie:</b> Während Intel den Atom für den Einsatz in Netbooks entworfen hat, ist der Nano auch für energiesparende Desktops vorgesehen.
(fm)