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Das nächste flaggschiff der intel-flotte: der pentium


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Großes Aufsehen erregte er schon auf der CeBIT 1992 in Hannover.
Die Rede ist von INTELs fünfter Prozessorgeneration, klangvoll Pentium genannt.
So manch einer schob die Anschaffung eines 486ers trotz drastisch fallender Preise immer weiter auf.
Die PC-Welt wartete gespannt auf den Sprung in die fünfte Dimension.

Aber bevor er sich richtig durchsetzen konnte, wurde die Euphorie durch Bekanntwerden eines zunächst verschwiegenen Konstruktionsfehlers wieder gebremst. Der Pentium rechnete falsch.
Obwohl der Fehler des integrierten Coprozessors nur bei Divisionen von ganz bestimmten Fließkommazahlen auftritt; eine relativ unwichtige Nachkommastelle betrifft, und bei nichtwissenschaftlichen Anwendungen statistisch gesehen nur etwa alle 20.000 Jahre auftritt, geriet
sogar INTELs Aktienkurs massiv unter Druck. Seit Dezember 1994 ist der Fehler behoben, und INTEL tauscht die fehlerhaften Chips auf Wunsch kostenlos gegen ein fehlerfreies Exemplar aus.




Doch trotz des ganzen Wirbels um den sogenannten \"Bug\":
Der Pentium ist ein hervorragender Prozessor, und gegenüber seinem Vorgänger
bringt er wieder einige wirklich wegweisende Neuerungen mit.
Der Adreßbus bleibt unverändert bei 32 Leitungen. Es bleibt also bei einer 32-Bit-Prozessorarchitektur.
Dennoch kann der Pentium in einer Breite von 64 Bit auf den Arbeitsspeicher zugreifen: Sein Datenbus wurde gegenüber seinem Vorgänger um 32 Leitungen auf 64 Bit erweitert.

Der integrierte Befehls- und Datencache, der schon vom 80486 her bekannt ist, wurde beim Pentium auf die doppelte Größe gebracht. Insgesamt also 16 KByte (2 mal 8 KByte) Cachespeicher stehen auf dem Chip zur Verfügung, säuberlich getrennt in Daten- und Befehlscache.
Dies allein bewirkt schon eine spürbare Leistungssteigerung, da es auf diese Weise möglich wird, in einem Arbeitsschritt 8 Byte aus dem Arbeitsspeicher in den internen Cache oder umgekehrt zu übertragen.
Bei einem internen Systemtakt von 100 MHz z.B. errechnet sich daraus eine Datenübertragungsrate von bis zu 800 MByte je Sekunde.

Anders als sein Vorgänger verfügt der Pentium über zwei parallel arbeitende Recheneinheiten,
die sogenannten Integer-Pipelines. Diese parallele Architektur ermöglicht für die Mehrzahl der Befehle eine parallele Bearbeitung. Pro Taktzyklus können also zwei Befehle bearbeitet werden. Komplexere Befehlsstrukturen, für die eine 486-CPU z.B. elf Taktzyklen benötigte, schafft der Pentium unter Umständen in nur noch fünf Arbeitsschritten.

Die wesentliche Neuerung des Pentium ist aber die Optimierung der Arbeitsweise
der sogenannten Floating-Point-Unit.
Gemeint ist der integrierte Coprozessor, der für die Fließkomma-Arithmetik zuständig ist. Für .
Addition und Multiplikation werden jetzt nur noch drei Arbeitstakte benötigt, im Gegensatz zu zehn Zyklen beim 486er. Die Durchführung einer Division erfordert beim 486er je nach Genauigkeit bis zu 73 Arbeitstakte. INTELs Pentium kommt mit 18 bis 38 Taktzyklen aus, auch in der fehlerbereinigten

Version.

Darüber hinaus ist die Arithmetik-Einheit des Pentium über einen 64-Bit-Bus mit den beiden Befehlspipelines verbunden. Hier werden also noch einmal höhere Transferraten erreicht als beim i486, dem dort nur ein 32-Bit-Bus zur Verfügung steht.
Daraus folgt, daß ein Pentium-PC-System in dem Maße schneller als ein 486er ist, je größer der Anteil an Fließkommaoperationen bei der Anwendung ausfällt.
Technisches Zeichnen und die Bearbeitung dreidimensionaler Grafik werden deutlich mehr von der Pentium-Leistung profitieren als andere Anwendungen. Leistungssteigerungen gegenüber gleichgetakteten 486ern um den Faktor 5 sind bei stark rechenintensiven Anwendungen
durchaus erzielbar. Aber auch bei \"gewöhnlichen\" Integer-Anwendungen hat der Pentium aus den oben beschriebenen Gründen deutlich die Nase vorn, bei gleicher Taktfrequenz ist hier

Faktor 2 gegenüber einem 486er möglich.

Hinsichtlich der Taktfrequenz von Prozessoren gab es zunächst eine physikalische Leistungsgrenze,
die bei 66 MHz angesiedelt war. Höhere Frequenzen führten unter anderem zu Temperaturproblemen.
Immerhin leisten auf dem 5,5 Quadratzentimeter großen Chip über drei Millionen Transistoren ihre Arbeit und sorgen für eine Wärmeabgabe von ca. 12 Watt.
Die Chips werden schlicht und ergreifend zu heiß. Schon die 50- und 66-MHz-Varianten des 486ers durften nach INTEL-Spezifikation nur mit einem speziellem CPU-Kühler betrieben werden.

Um einerseits höhere Frequenzen möglich zu machen und andererseits den Stromverbrauch der CPU zu senken (interessant für den Einsatz in akkubetriebenen Geräten), entwickelte INTEL ein Verfahren, bei dem die Stromversorgung des Prozessors von 5 Volt auf 3,3 Volt herabgesetzt wird.
Diese Technologie macht eine weitere interne Taktvervielfachung möglich, ohne die Chips in unerträgliche Temperaturbereiche zu bringen.
Für den Pentium bedeutete dies zunächst eine 90-MHz-Version, die seit Frühjahr 1994 im Handel ist. Bald folgten Versionen mit 75, 100, 120, 133, 150, 166 und schließlich 200 MHz.

 
 



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