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SDRAM

SDRAM

SDRAM ist die Abkürzung für „Synchronous Dynamic Random Access Memory“, eine Art des Arbeitsspeichers in Computern. Die Kurzform SDRAM wird häufig verwendet und meint damit eine mit SDRAM bestückte DIMM-Leiterplatte. SDRAM (Synchroner DRAM) ist eine getaktete DRAM-Technologie. Der Takt wird durch den Systembus vorgegeben, ggf. auch durch einen separaten, am Systembus angeschlossenen Speicherbus. Die Taktung erfolgt über die Verwendung von Registern für Adresseingänge, Steuerinformationen sowie die Ein-/Ausgabedaten, indem Wertänderungen in den Registern nur mit den Taktflanken durchgeführt werden. Wenn Wertänderungen sowohl bei positiven wie auch bei negativen Taktflanken möglich sind, so spricht man auch von DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM). Durch die Verwendung eines Taktes zur Synchronisierung entfällt die bei asynchronen Verfahren notwendige Kommunikation (etwa über Handshake-Verfahren). Zudem können durch die Verwendung der Register Puffer- und Pipelining-Techniken genutzt werden, so dass sich insgesamt ein deutlicher Zeitgewinn ergibt. SDRAM ist etwa doppelt so schnell wie EDO-DRAM.

Verschiedene Typen

Die heute als Arbeitsspeicher verbreiteten Arten sind:
- PC-66 SDRAM: Von Intel definierter Standard, bei welchem das SDRAM idealerweise mit einer Geschwindigkeit von 66 MHz betrieben wird.
- PC-100 SDRAM: Von Intel definierter Standard, bei welchem das SDRAM idealerweise mit einer Geschwindigkeit von 100 MHz betrieben wird. Abwärtskompatibel zu PC-66 Mainboards (Betrieb mit 66 MHz ist möglich)
- PC-133 SDRAM: Mit der Takterhöhung des Front Side Bus auf 133 MHz forcierte VIA das mit derselben Geschwindigkeit operierende PC-133 SDRAM, um den Geschwindigkeits-Vorteil der Takterhöhung voll auszunutzen. Abwärtskompatibel zu PC-66/-100 Mainboards (Betrieb mit 66 oder 100 MHz möglich)
- PC-150/166 SDRAM: Besonders leistungsfähiger SDRAM, das sich je nach Herstellerangaben in den namensgebenden MHz-Bereichen betreiben lässt. PC-66, PC-100 und PC-133 sind vom zuständigen JEDEC-Gremium als Standards spezifiziert worden. Demgegenüber sind die PC-150 und PC-166 Module lediglich übertaktete PC-133 Module, die vom Hersteller für den Betrieb mit 150 bzw. 166 MHz freigegeben wurden. SDRAM wird heute in der Regel als DDR-SDRAM verwendet. Kategorie:Speicherbaustein

Weblinks

- [http://www.eastcomp.de/speicherfaq1.htm Ram-Speicher-FAQ: Fragen & Antworten zu RAMs]

Computer

] ] Ein Computer // ist ein Apparat, der Informationen mit Hilfe einer programmierbaren Rechenvorschrift verarbeiten kann. Der englische Begriff computer, abgeleitet vom Verb to compute (rechnen), bezeichnete ursprünglich Menschen, die quälend langwierige Berechnungen vornahmen, zum Beispiel für Astronomen im Mittelalter. Bis in die 1960er Jahre wurde diese Arbeit vornehmlich von Frauen mit Hilfe von Rechenmaschinen erledigt. Später ging der Begriff auf die Maschinen selbst über. Einst war die Informationsverarbeitung mit Computern auf die Verarbeitung von Zahlen beschränkt. Mit zunehmender Leistungsfähigkeit eröffneten sich neue Einsatzbereiche, Computer sind heute in allen Bereichen des täglichen Lebens vorzufinden: Sie dienen der Verarbeitung und Ausgabe von Informationen in Wirtschaft und Behörden, der Berechnung der Statik von Bauwerken bis hin zur Steuerung von Waschmaschinen und Automobilen. Die leistungsfähigsten Computer werden eingesetzt, um komplexe Vorgänge zu simulieren: Beispiele sind die Klimaforschung, thermodynamische Fragestellungen, medizinische Berechnungen – bis hin zu militärischen Aufgaben, zum Beispiel der Simulation des Einsatzes von nuklearen Waffen. Viele Geräte des Alltags, vom Telefon über den Videorekorder bis hin zur Münzprüfung in Warenautomaten, werden heute von integrierten Kleinstcomputern gesteuert (Embedded Systems).

Grundprinzipien

Grundsätzlich sind zwei Bauweisen zu unterscheiden: Ein Computer ist ein Digitalcomputer, wenn er mit digitalen Geräteeinheiten digitale Daten verarbeitet; er ist ein Analogcomputer, wenn er mit analogen Geräteeinheiten analoge Daten verarbeitet. Bis auf wenige Ausnahmen werden heute fast ausschließlich Digitalcomputer eingesetzt. Diese folgen gemeinsamen Grundprinzipien, mit denen ihre freie Programmierung ermöglicht wird. Bei einem Digitalcomputer werden dabei zwei grundsätzliche Bausteine unterschieden: Die Hardware, die aus den elektronischen, physisch anfassbaren Teilen des Computers gebildet wird, sowie die Software, die die Programmierung des Computers beschreibt. Ein Digitalcomputer besteht zunächst nur aus Hardware. Die Hardware stellt erstens einen so genannten Speicher bereit, in dem Daten wie in Schubladen gespeichert und jederzeit zur Verarbeitung oder Ausgabe abgerufen werden können. Zweitens verfügt das Rechenwerk der Hardware über grundlegende Bausteine für eine freie Programmierung, mit denen jede beliebige Verarbeitungslogik für Daten dargestellt werden kann: Diese Bausteine sind im Prinzip die Berechnung, der Vergleich, und der bedingte Sprung. Ein Digitalcomputer kann beispielsweise zwei Zahlen addieren, das Ergebnis mit einer dritten Zahl vergleichen und dann abhängig vom Ergebnis entweder an der einen oder der anderen Stelle des Programms fortfahren. In der Informatik wird dieses Modell theoretisch durch die Turing-Maschine abgebildet; die Turing-Maschine stellt die grundsätzlichen Überlegungen zur Berechenbarkeit dar. Erst durch Software wird der Digitalcomputer jedoch nützlich. Jede Software ist im Prinzip eine definierte, funktionale Anordnung der oben geschilderten Bausteine Berechnung, Vergleich und Bedingter Sprung, wobei die Bausteine beliebig oft verwendet werden können. Diese Anordnung der Bausteine, die als Programm bezeichnet wird, wird in Form von Daten im Speicher des Computers abgelegt. Von dort kann sie von der Hardware ausgelesen und abgearbeitet werden. Dieses Funktionsprinzip der Digitalcomputer hat sich seit seinen Ursprüngen in der Mitte des 20. Jahrhunderts nicht wesentlich verändert, wenngleich die Details der Technologie erheblich verbessert wurden. Analogrechner funktionieren jedoch nach einem anderen Prinzip. Bei ihnen ersetzen analoge Bauelemente (Verstärker, Kondensatoren) die Logikprogrammierung. Analogrechner wurden früher häufiger zur Simulation von Regelvorgängen eingesetzt (siehe: Regelungstechnik), sind heute aber fast vollständig von Digitalcomputern verdrängt worden.

Hardwarearchitektur

Das heute allgemein angewandte Prinzip, das nach seiner Beschreibung durch John von Neumann von 1946 als "Von-Neumann-Architektur" bezeichnet wird, definiert für einen Computer vier Hauptkomponenten:
- die Recheneinheit (Arithmetisch-Logische Einheit (ALU)),
- die Steuereinheit,
- den Speicher und
- die Eingabe- und Ausgabeeinheit(en). In den heutigen Computern sind die ALU und die Steuereinheit meist zu einem Baustein verschmolzen, der so genannten CPU (Central Processing Unit, zentraler Prozessor). Der Speicher ist eine Anzahl von durchnummerierten "Zellen", jede dieser Zellen kann ein kleines Stück Information aufnehmen. Diese Information wird als Binärzahl, also einer Abfolge von ja/nein-Informationen, in der Speicherzelle abgelegt - besser vorzustellen als eine Folge von Nullen und Einsen. Ein Charakteristikum der "Von Neumann-Architektur" ist, dass diese Binärzahl (beispielsweise 65) entweder ein Teil der Daten sein kann (also zum Beispiel der Buchstabe "A"), oder ein Befehl für die CPU ("Springe ..."). Wesentlich in der Von-Neumann-Architektur ist, dass sich Programm und Daten einen Speicherbereich teilen (dabei belegen die Daten in aller Regel den unteren und die Programme den oberen Speicherbereich). Dem gegenüber stehen in der sog. Harvard-Architektur Daten und Programmen eigene (physikalisch getrennte) Speicherbereiche zur Verfügung, dadurch können Daten-Schreiboperationen keine Programme überschreiben. In der Von-Neumann-Architektur ist die Steuereinheit dafür zuständig, zu wissen, was sich an welcher Stelle im Speicher befindet. Man kann sich das so vorstellen, dass die Steuereinheit einen "Zeiger" auf eine bestimmte Speicherzelle hat, in der der nächste Befehl steht, den sie auszuführen hat. Sie liest diesen aus dem Speicher aus, erkennt zum Beispiel "65", erkennt dies als "Springe". Dann geht sie zur nächsten Speicherzelle, weil sie wissen muss, wohin sie springen soll. Sie liest auch diesen Wert aus, und interpretiert die Zahl als Nummer (so genannte Adresse) einer Speicherzelle. Dann setzt sie den Zeiger auf eben diese Speicherzelle, um dort wiederum ihren nächsten Befehl auszulesen; der Sprung ist vollzogen. Wenn der Befehl zum Beispiel statt "Springe" lauten würde "Lies Wert", dann würde sie nicht den Programmzeiger verändern, sondern aus der in der Folge angegebenen Adresse einfach den Inhalt auslesen, um ihn dann beispielsweise an die ALU weiterzuleiten. Die ALU hat die Aufgabe, Werte aus Speicherzellen zu kombinieren. Sie bekommt die Werte von der Steuereinheit geliefert, verrechnet sie (addiert beispielsweise zwei Zahlen, welche die Steuereinheit aus zwei Speicherzellen ausgelesen hat) und gibt den Wert an die Steuereinheit zurück, die den Wert dann für einen Vergleich verwenden oder wieder in eine dritte Speicherzelle zurückschreiben kann. Die Ein-/Ausgabeeinheiten schließlich sind dafür zuständig, die initialen Programme in die Speicherzellen einzugeben und dem Benutzer die Ergebnisse der Berechnung anzuzeigen.

Softwarearchitektur

Die Von-Neumann-Architektur ist gewissermaßen die unterste Ebene des Funktionsprinzips eines Computers oberhalb der elektrophysikalischen Vorgänge in den Leiterbahnen. Die ersten Computer wurden auch tatsächlich so programmiert, dass man die Nummern von Befehlen und von bestimmten Speicherzellen so, wie es das Programm erforderte, nacheinander in die einzelnen Speicherzellen schrieb. Um diesen Aufwand zu reduzieren, wurden Programmiersprachen entwickelt. Diese generieren die Zahlen innerhalb der Speicherzellen, die der Computer letztlich als Programm abarbeitet, aus höheren Strukturen heraus automatisch. Sodann wurden bestimmte sich wiederholende Prozeduren in so genannten Bibliotheken zusammengefasst, um nicht jedes Mal das Rad neu erfinden zu müssen, z. B. das Interpretieren einer gedrückten Tastaturtaste als Buchstabe "A" und damit als Zahl "65" (im ASCII-Code). Die Bibliotheken wurden in übergeordneten Bibliotheken gebündelt, welche Unterfunktionen zu komplexen Operationen verknüpfen (Beispiel: die Anzeige eines Buchstabens "A", bestehend aus 20 einzelnen schwarzen und 50 einzelnen weißen Punkten auf dem Bildschirm, nachdem der Benutzer die Taste "A" gedrückt hat). In einem modernen Computer arbeiten sehr viele dieser Programmebenen über- bzw. untereinander. Komplexere Aufgaben werden in Unteraufgaben zerlegt, welche von anderen Programmierern bereits bearbeitet wurden, die wiederum auf die Vorarbeit weiterer Programmierer aufbauen, deren Bibliotheken sie verwenden. Auf der untersten Ebene findet sich dann aber immer der so genannte Maschinencode - jene Abfolge von Zahlen, mit denen der Computer auch tatsächlich rechnen kann...

Geschichte

Antike

- Abakus, älteste mechanische Rechenhilfe.
- Rechenbrett des Pythagoras.
- 1. Jh. v. Chr.: Computer von Antikythera, vorzeitliche Berechnungsmaschine (den Rechenschiebern ähnlich, nur weitaus komplexer) mit erst im 18. Jahrhundert wiederentdecktem Differentialgetriebe. Diente zur Bahnberechnung der damals bekannten Planeten.

17. Jahrhundert

- 1614 John Napier publiziert seine Logarithmentafel.
- 1623 Erste Vier-Spezies-Maschine durch Wilhelm Schickard.
- 1642 Blaise Pascal baut eine Rechenmaschine.
- 1668 Samuel Morland entwickelt eine Rechenmaschine, die nicht dezimal addiert, sondern auf das englische Geldsystem abgestimmt ist.
- 1673 Rechenmaschine von Gottfried Leibniz.

19. Jahrhundert

- 1805 Joseph-Marie Jacquard entwickelt Lochkarten, um Webstühle zu steuern.
- 1820 Charles Xavier Thomas de Colmar baut das "Arithmometer", den ersten Rechner in Massenproduktion.
- Charles Babbage entwickelt die Difference Engine 1822 und die Analytical Engine 1833, kann sie aber aus Geldmangel nicht bauen.
- 1843 Edvard und George Scheutz bauen in Stockholm den ersten mechanischen Computer nach den Ideen von Babbage.
- 1890 US-Volkszählung mit Hilfe des Lochkartensystems von Herman Hollerith durchgeführt; Torres y Quevedo baut eine Schachmaschine, die mit König und Turm einen König matt setzen kann.

20. Jahrhundert

- 1935 International Business Machines stellt die IBM 601 vor, eine Lochkartenmaschine, die eine Multiplikation/Sekunde durchführen kann. Es werden ca. 1500 Stück der Maschine verkauft.
- 1937 Konrad Zuse meldet zwei Patente an, die bereits alle Elemente der so genannten Von-Neumann-Architektur beschreiben.
- 1937 Alan Turing publiziert einen Artikel, der die "Turing-Maschine" beschreibt.
- 1938 Konrad Zuse stellt die Zuse Z1 fertig, einen frei programmierbaren mechanischen Rechner, der allerdings aufgrund von Problemen mit der Fertigungspräzision nie voll funktionstüchtig war. Die Z1 verfügte bereits über Fließkommarechnung. Sie wurde im Krieg zerstört und später nach Originalplänen neu gefertigt, die Teile wurden auf modernen Fräs- und Drehbänken hergestellt. Dieser Nachbau der Z1 ist mechanisch voll funktionsfähig und hat eine Rechengeschwindigkeit von 1 Hz (eine Rechenoperation pro Sekunde)
- 1938 Claude Shannon publiziert einen Artikel darüber, wie man symbolische Logik mit Relais implementieren kann. Während des Zweiten Weltkrieges gibt Alan Turing die entscheidenden Hinweise zur Entschlüsselung der ENIGMA-Codes und baut dafür einen speziellen mechanischen Rechner. Ebenfalls im Krieg baut Konrad Zuse die erste funktionstüchtige programmgesteuerte, binäre Rechenmaschine, bestehend aus einer großen Zahl von Relais, die Z3. Zeitgleich werden in den USA ähnliche elektronische Maschinen zur numerischen Berechnung gebaut. Auch Maschinen auf analoger Basis werden erstellt.
- 1941 Konrad Zuse stellt die Z3 fertig, die heute als der erste funktionstüchtige Computer gilt.
- 1943 IBM-Chef Thomas J. Watson sagt: "Ich glaube, es gibt einen weltweiten Bedarf an vielleicht fünf Computern."
- 1943 Tommy Flowers stellt mit seinem Team in Bletchley Park den ersten "Colossus" fertig.
- 1944 Fertigstellung des ASCC (Automatic Sequence Controlled Computer, "Mark I" durch Howard H. Aiken).
- 1944 Das Team um Reinold Weber stellt eine Entschlüsselungsmaschine für das Verschlüsselungsgerät M-209 der US-Streitkräfte fertig [http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/co/18371/1.html]. Zur Architektur der Rechenmaschinen Z1 und Z3: http://www.zib.de/zuse/Inhalt/Kommentare/Html/0687/0687.html.

Nachkriegszeit

- 1946 ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) wird unter der Leitung von John Eckert und John Mauchly entwickelt.
- 1947 IBM baut den SSEC.
- 1947 Erfindung des Transistors.
- 1949 Maurice Wilkes stellt mit seinem Team in Cambridge den "EDSAC" (Electronic Delay Storage Automatic Computer) vor; basierend auf Neumanns EDVAC ist es der erste Rechner, der vollständig speicherprogrammierbar ist.
- 1949 Steve Kolberg stellt die Z4 fertig, deren Bau schon 1942 begonnen wurde und 1944 in wesentlichen Teilen abgeschlossen war, die aber kriegsbedingt nicht fertiggestellt werden konnte.
- 1950 Die Z4 geht an der ETH Zürich in Betrieb.
- 1951 UNIVAC I, kommerzieller Röhrenrechner der RAND Corporation.
- 1955 TRADIC, erster Computer, der komplett mit Transistoren statt Röhren bestückt ist. Gebaut von den Bell Labs für die US Air Force.
- 1955 OPREMA Erster Computer der DDR.
- 1956 Erstes Magnetplattensystem von IBM (RAMAC).

Sechziger

- 1960 IBM 1401, transistorisierter Rechner mit Lochkartensystem.
- 1960 DECs (Digital Equipment Corporation) erster Minicomputer, die PDP-1 (Programmierbarer Datenprozessor) erscheint.
- 1962 Telefunken_AG liefert die ersten TR 4 aus.
- 1964 DEC baut den Minicomputer PDP-8 für unter 20000 Dollar.
- 1964 IBM definiert die erste Computerarchitektur S/360, Rechner verschiedener Leistungsklassen können denselben Code ausführen.
- 1964 bei Texas Instruments wird der erste "Integrierte Schaltkreis", IC, entwickelt.
- 1966 D4a 33bit Auftischrechner der TU Dresden.
- 1968 HewlettPackard bewirbt den HP-9100A als "personal computer" in der Science-Ausgabe vom 4.Oct.1968.

Siebziger

- 1970 Intel baut mit dem 4004 den ersten in Serie gefertigten Mikroprozessor (2250 Transistoren).
- 1971 Telefunken liefert TR_440 Deutsches Rechenzentrum Darmstadt und Universitäten Bochum und München.
- 1972 der Illiac IV, ein Supercomputer mit Array-Prozessoren geht in Betrieb.
- 1973 Xerox Alto - Der erste Computer mit Maus, GUI und eingebauter Ethernet-Karte.
- 1973 beginnt die französische Firma R2E mit der Auslieferung des Micral.
- 1974 Motorola baut den 6800 Prozessor; Intel baut den 8080 Prozessor.
- 1975 MITS beginnt mit der Auslieferung des Altair 8800.
- 1976 die Firma Apple Computer bringt den Apple I auf den Markt; Zilog entwickelt den Z80 Prozessor.
- 1977 Ken Olson, Präsident und Gründer von DEC sagt: "Es gibt keinen Grund, warum jemand einen Computer zu Hause haben wollte."
- 1977 der Apple II, der Commodore PET und der Tandy TRS 80 kommen auf den Markt.
- 1978 DEC bringt die VAX-11/780, eine Maschine speziell für virtuelle Speicheradressierung, auf den Markt.
- 1979 Atari bringt seine Rechnermodelle 400 und 800 in die Läden. Revolutionär ist, dass mehrere Custom-Chips den Hauptprozessor entlasten.

Achtziger

- 1980er: Blütezeit der Heimcomputer, zunächst mit 8-Bit-Mikroprozessoren und einem Arbeitsspeicher bis 64 kB (Commodore VC20, C64, Sinclair ZX80/81, Sinclair ZX Spectrum, Schneider CPC 464/664), später auch leistungsfähigere Modelle mit 16-Bit- oder 16/32-Bit-Mikroprozessoren (z. B. Amiga, Atari ST).
- 1981 IBM stellt den IBM-PC (Personal-Computer) vor und bestimmt damit entscheidend die weitere Entwicklung.
- 1982 Intel bringt den 80286-Prozessor auf den Markt.
- 1982 Sun Microsystems entwickelt die Sun-1 Workstation.
- 1984 der Apple Macintosh kommt auf den Markt und setzt neue Maßstäbe für Benutzerfreundlichkeit.
- 1985, Januar Atari stellt den ST-Computer auf der CES in Las Vegas vor.
- 1985, Juli Commodore produziert den Amiga-Heimcomputer.
- 1986 Intel bringt den 80386-Prozessor auf den Markt; Motorola präsentiert den 68030-Prozessor.
- 1988 NeXT, Steve Jobs, Mitgründer von Apple, stellt den gleichnamigen Computer vor.
- 1989 Intel bringt den 80486 auf den Markt.

Neunziger

Internet ...
- 1991 Das AIM-Konsortium (Apple, IBM, Motorola) spezifiziert die PowerPC-Plattform.
- 1992 DEC stellt die ersten Systeme mit dem 64-Bit-Alpha-Prozessor vor.
- 1993 Intel bringt den Pentium-Prozessor auf den Markt.
- 1994 Leonard Adleman stellt mit dem TT-100 den ersten Prototypen für einen DNA-Computer vor.
- 1995 Intel bringt den Pentium-Pro-Prozessor auf den Markt.
- 1995 Be Incorporated stellt die BeBox vor.
- 1999 Intel baut den Supercomputer ASCI Red mit 9.472 Prozessoren.
- 1999 AMD stellt den Nachfolger der K6-Prozessorfamilie vor, den Athlon.

21. Jahrhundert

Beginn des 21. Jahrhunderts: Weitere Steigerung der Leistungsfähigkeit, fortschreitende Verkleinerung und Integration von Telekommunikation und Bildbearbeitung. Allgemeine, weltweite Verbreitung und Akzeptanz. Wechsel von klassischen Informationsdienstleistungen (Datendienste, Vermittlung, Handel, Medien) in das digitale Weltmedium Internet.
- 2001 IBM baut den Supercomputer ASCI White
- 2002 der NEC Earth Simulator geht in Betrieb
- 2003 Apple liefert den PowerMac G5 aus, erster Computer mit 64-Bit-Prozessoren für die breite Bevölkerung. AMD stellt mit dem Opteron und dem Athlon 64 seine ersten 64-Bit-Prozessoren vor.
- 2005 Renommierte Analysten erwarten, dass dieses Jahr weltweit 200 Mio neue PCs, Laptops und Server verkauft werden.
- 2005 AMD und Intel produzieren erste Dual-Core Prozessoren

Stichwörter zur Geschichte der Rechentechnik

Abakus, ARPANET, Hahn, Hamann, Logarithmentafel, OHDNER, OUGHTRED, PARTRIDGE, Pascal, Rechenschieber, Rechenstab, ROTH, Sprossenradmaschine, Zweispeziesrechner

Zukunft

Zukünftige Entwicklungen bestehen aus der möglichen Nutzung biologischer Systeme (Biocomputer), optischer Signalverarbeitung und neuen physikalischen Modellen (Quantencomputer). Weitere Verknüpfungen zwischen biologischer und technischer Informationsverarbeitung. Auf der anderen Seite nimmt man langsam Abstand von nicht realisierten Trends der letzten 20 Jahre, Expertensysteme und Künstliche Intelligenzen, die ein Bewusstsein entwickeln, sich selbst verbessern oder gar rekonstruieren, zu erforschen. Weitere Entwicklungen und Trends, von denen viele noch den Charakter von Schlagwörtern bzw. Hypes haben:
Autonomic Computing
Grid Computing
Pervasive Computing
Ubiquitäres Computing
Wearable Computing.

Siehe auch

- eine Übersicht über die Artikel zum Thema "Computer" finden Sie im Portal Informatik.

Literatur

- Konrad Zuse: Der Computer – Mein Lebenswerk, Springer: Berlin, 1993, ISBN 3-540-56292-3
- Ron White: So funktionieren Computer. Ein visueller Streifzug durch den Computer & alles, was dazu gehört, Markt+Technik: München, 2004, ISBN 3-8272-6714-5

Weblinks

- [http://www.homecomputermuseum.de Homecomputermuseum.de]
- [http://www.computergeschichte.de Computergeschichte.de]
- [http://www.classic-computing.de Verein zum Erhalt klassischer Computer e.V.]
- [http://www.atari-computermuseum.de Das Atari Computermuseum]
- [http://netzwerk.wisis.de/projekte/9.htm Deutsche EDV-Geschichte 1940er-1960er - SUSAS Netzwerk für Wissensweitergabe]
- [http://www.hnf.de Angeblich größtes Computermuseum der Welt in Paderborn]
- http://www.hchistory.de/index.php3
- [http://www.dm.fh-hannover.de/~petkli/foliant/_1st.html Ein Foliant zur Geschichte der Datenübertragung]
- [http://www.top500.org/ Liste der 500 leistungssstärksten Computer] Kategorie:Technikgeschichte ja:コンピュータ ko:컴퓨터 ms:Komputer nb:Datamaskin simple:Computer th:คอมพิวเตอร์

Leiterplatte

Eine Leiterplatte, auch Platine (Begriff ist unter Fachleuten verpönt) oder gedruckte Schaltung (engl. printed circuit board, PCB bzw printed wiring board, PWB), dient dem Verbinden von elektronischen Bauteilen ohne die Verwendung von herkömmlichen Kabeln. Kabel

Material

Einfache Leiterplatten bestehen aus einer Kupferschicht, die auf einem elektrisch isolierenden Trägermaterial aufgebracht ist. Das Trägermaterial war früher üblicherweise aus Pertinax, heute wird meistens eine mit Epoxidharz getränkte Glasfasermatte verwendet (Laminat). Für Spezialanwendungen kommen auch andere Materialien zu Einsatz, wie beispielsweise Teflon oder Keramik in der Hochfrequenztechnik.

Herstellung

Hochfrequenztechnik Die Herstellung der Leiterbahnen erfolgt bei Kleinserien oder Einzelanfertigungen in der Regel indem lichtempfindlicher Fotolack durch eine Maske belichtet wird, nachdem das Layout mit einer speziellen Software erstellt wurde. Nach dem Entwickeln bleibt der Lack an den Stellen auf der Leiterplatte, an denen das Kupfer stehenbleiben soll. Nun werden die freien Zwischenräume durch nasschemische Prozesse weggeätzt. Ebenso können Kupferschichten verdickt, bzw. zusätzliche metallische Schutzschichten aus Nickel, Gold, u. ä. durch galvanische Prozesse aufgebracht werden. Danach kann noch ein Lötstopplack aufgebracht werden, der die Leiterbahnen abdeckt und nur die Lötstellen frei lässt (grüne Lackschicht der Leiterplatte im Foto).

Geschichte

Der Einsatz von Leiterplatten begann Anfang der 1950er Jahre, bis dahin wurden elektronische Bauteile frei verdrahtet, hingen also in der Luft und waren nur an den Enden festgelötet. Bei der Verwendung von gedruckten Schaltungen wurden nun die Anschlussdrähte der Bauteile von oben durch Bohrlöcher durch die Leiterplatte gesteckt (engl. Through Hole Technology, THT). Auf der Unterseite befanden sich die Kupferleiterbahnen, an denen sie festgelötet wurden. Später benutzte man für die Verbindungstechnik auf beiden Seiten Kupferbahnen. Erst in den 1960er Jahren wurden diese Verbindungen durch die Leiterplatte chemisch erzeugt, so genannte Durchkontaktierungen, oder 'Umsteiger' (eng.: Via's).

Leiterplattentechnologien

Via

SMD-Leiterplatten

Mitte der 1980er Jahre begann man damit, die Bauteile direkt auf die Leiterbahnen zu löten. Diese oberflächenmontierten Bauelemente (engl. Surface Mounted Devices, SMD) ermöglichten es zudem, die Packungsdichte zu erhöhen, und trugen zu einer enormen Verkleinerung von elektronischen Geräten bei.

Mehrschichtplatinen

Um der Packungsdichte bei modernen SMD-Bauteilen, insbesondere bei Computern gerecht zu werden, reicht es nicht aus, wenn sich die Leiterbahnen nur auf einer Seite der Leiterplatte befinden. (Siehe auch Durchkontaktierung.) Nach den doppelseitigen Leiterplatten, die auf beiden Seiten der Leiterplatte eine Kupferschicht haben, begann man mehrere dünnere Leiterplatten aufeinander zu kleben (mit Prepregs). Diese Leiterplatten werden als Multilayer-Leiterplatten bezeichnet und können bis zu 48 Schichten haben.

Bauelemente auf Platinen

Multilayer können direkt auf die Leiterplatte aufgebracht werden.]] Mittlerweile werden sogar einfache passive Bauelemente, wie zum Beispiel Widerstände, mit speziellen Pasten in die verdeckten Layer eingedruckt. Dadurch kann man an der Oberfläche der Leiterplatte weitere Bauelemente einsparen. Diese Technik ist aber durch die Entwicklung kostengünstigerer Widerstandsnetzwerke wieder auf dem Rückzug. Ebenso gibt es Versuche aktive Bauteile teilweise ohne Außenumhüllung auf oder in Leiterplatten zu integrieren. (Chip on board, chip in board) Einem deutschen Leiterplattenhersteller ist es gelungen, einen Dünnfilmakku eines amerikanischen Herstellers in eine Mehrlagenschaltung zu integrieren. Dieser Akku kann bis 100.000 mal wieder aufgeladen werden und bietet sich als Backupstromquelle, z. B. für PDAs o. ä. an.

Microviatechnologie

Eine neuere Entwicklung ist die Microviatechnologie. Dabei werden Sacklochbohrungen mit ~100 µm Ø mittels Laser in die Außenlagen eingebracht und enden auf dem Kupfer der nächsten Lage oder übernächsten Lage. Nach der Reinigung des verbliebenen Harzes werden diese Microbohrlöcher wiederum galvanisch verkupfert und somit elektrisch angebunden. Hierbei gibt es mehrere Möglichkeiten des Lagenaufbaus,
- je eine Lage symmetrisch,
- eine Lage unsymmetrisch,
- zwei Lagen symmetrisch,
- zwei Lagen unsymmetrisch, oder Microvias über 2 Lagen. Bei Leiterplatten mit hoher Packungsdichte (hd-pcb, high density) ist die Microvia-Technik notwendig, da nicht mehr alle Kontakte z. B. von BGA-Bauteilen (Ball Grid Arrays) elektrisch angebunden werden können (Platzmangel wegen des kleinen Pitches (Abstand) der einzelnen Pins). So bindet man die Pads der BGAs an Microviabohrungen an, die auf einer anderen Lage enden und gewährleistet so deren Entflechtung.

Wärmemanagement

Entflechtung Im Bereich Wärmemanagement sind ebenfalls bereits Entwicklungen getätigt worden, so wird über sogenannte Thermal Vias die Wärme aus der Leiterplatte an die Oberfläche abgeführt. In Verbindung mit einem Wärmepastendruck kann so eine Wärmereduktion von bis zu 96% erreicht werden. Ebenfalls eine deutsche Entwicklung ist die wassergekühlte Leiterplatte, bei der vor dem Zusammenbau der einzelnen Lagen feine Nuten an Ober- und Unterseite der Innenlagen gefräst werden. Nach dem Zusammenbau verbleibt hier ein Kanal, durch den Kühlwasser geleitet werden kann. Zu sehen war diese Entwicklung unter dem Namen SEAG Water Board auf der Messe Electronica 2004.

Flexible Leiterplatten

Electronica Die Brücke zwischen starren und flexiblen Leiterplatten schlägt das sogenannte SEAG Flex Board. Bei diesem speziellen Basismaterial erfolgt eine Tiefenfräsung, die einen schmalen Steg zurücklässt. Über die Leiterbahnen auf der Rückseite des verbleibenden Materials erfolgt die elektrische Verbindung. Es sind Biegeradien von bis zu 180° möglich. Die Biegbarkeit beschränkt sich allerdings auf ein bis drei Biegezyklen. Diese Art der Leiterplatte ist gedacht für den festen Einbau, daher auch der Name semiflexible Leiterplatte. In dem Reststeg können bis zu drei Lagen intergriert werden bei einer Reststegdicke von ca. 0,25mm. Der Vorteil dieser Technologie liegt beim Preis der Leiterplatte, da die dauerflexiblen Leiterplatten mit Polymid-Folien wesentlich teurer sind. Alternativ zu festen Leiterplatten finden auch dünne Flexleiterplatten z. B. auf Basis von Polyimid-Folien Verwendung. Die damit aufgebauten teureren Flexschaltungen sind sehr platzsparend und können durch Faltungen in engsten Strukturen z. B. in Fotoapparaten und Videokameras eingesetzt werden.

Einpresstechnik

Als Alternative zum Verlöten der Bauteilanschlüsse auf einer Leiterplatte gibt es die Einpresstechnik. Dabei werden verformbare oder feste Stifte in eng tolerierte und metallisierte Bohrungen der Leiterplatte gesteckt. Auf Grund der plastischen Verformung der beteiligten Metalle ergeben sich sichere elektrische Verbindungen auch ohne Löten. Als eine der Hauptanwendung hat sich das Einpressen von vielpoligen Steckern etabliert. Eine weitere Möglichkeit ergibt sich durch die Verwendung von Klebstoff. Dabei wählt man zwischen elektrisch nichtleitenden bzw. leitfähigen isotropen und anisotopen Klebstoff. Eine weitere Technik ist das "Bonden". Dabei werden gedünnte Chips ohne Gehäuse auf die Leiterplatte geklebt und mittels dünnen Drähten mit den entsprechenden Kontakten auf der Leiterplatte verbunden. Dies passiert aber nicht durch löten, sondern mittels eines Stiftes, welcher auf den Draht drückt und um ca. 4-5µm schwingt. Dadurch entsteht Reibungswärme und verschweißt den Draht mit den Lands (kleine CU-Flächen, auf die geschweißt wird). Es können momentan ca. 10-12 Verbindungen pro Sekunde hergestellt werden.

Normen und Vorschriften

Zu dem Aufbau und den Eigenschaften von Leiterplatten gibt es vielfältige Vorschriften und Normen. Außer DIN, IEC und IPC-Normen haben große Unternehmen teilweise auch eigene Werksnormen.

Testen der Leiterplatten

Industriell gefertigte Leiterplatten müssen vor der Auslieferung einem Funktionstest unterzogen werden. Bei grossen Stückzahlen lohnt sich ein sog. "In-Circuit-Test" mit einem Automatic Test Equipment, da so defekte, fehlende oder falsche Bauteile und Lötfehler rasch lokalisiert werden können.

Weblinks

- [http://www.modding-faq.de/index.php?artid=716 Vom Layout zur fertigen Platine //Platinen im Selbstbau]
- [http://sprut.de/electronic/platinen/index.htm Günstige Platinenherstellung mit einfachen Mitteln] Kategorie:Elektronik Kategorie:Hardware ja:プリント基板 th:พีซีบี

Dram

Dram bezeichnet:
- eine Einheit der Masse, siehe Dram (Masseneinheit).
- die Währung Armeniens, siehe Dram (Währung).
- Abkürzung für einen elektronischen Speicherbaustein, siehe DRAM

Systembus

Mit dem Begriff Systembus fasst man die verschiedenen Datenschienen (Busse) zusammen, über die in einem Mikrorechner die CPU mit ihrer Umgebung kommuniziert. In der Regel werden drei solcher Busse unterschieden: der Datenbus, der Adressbus und der Steuerbus.

Systembus-Typen

Man unterscheidet vier unterschiedliche Systembus-Typen, die sich in ihrem Zeitverhalten unterscheiden. Die Spezifikation des Zeitverhaltens ist herstellerabhängig und wird auch als Systembus-Protokoll bezeichnet. Die beiden Haupttypen bilden synchrone und asynchrone Systembusse. Erstere sind getaktet, so dass die Übernahme von Daten (in eine der beiden Richtungen) jeweils nur mit einer Taktflanke erfolgen kann. Letztere sind ungetaktet und verwenden in der Regel ein Handshake-Protokoll, um die Übernahme von Daten zu regeln. Der dritte Bustyp stellt eine Zwischenlösung dar: Zwar wird der Bus getaktet, doch die zusätzliche Verwendung von Steuerleitungen ermöglicht zusätzliche Wartezyklen, um auch langsame Komponenten an den Bus anschließen zu können. Diesen Bustyp bezeichnet man daher als semi-synchron. Die meisten modernen Mikroprozessoren verwenden einen semi-synchronen Systembus.

Zugriff auf den Systembus

Handshake Da viele verschiedene Komponenten auf den Systembus zugreifen möchten, muss dieser Zugriff gesteuert werden. Man spricht in diesem Zusammenhang von Bus Arbitration Control. Diese Kontrolle wird in der Regel von einem speziellen Baustein (z.B. einem Arbiter oder Koprozessor) geleistet. Zur Regelung dienen die drei Signale BREQ (Bus Request), BGRT (Bus Grant) und BGA (Bus Grant Acknowledge). Dieses Verfahren bezeichnet man auch als 3-Leitungshandshake. Das Verfahren läuft grundsätzlich wie folgt ab. Der Prozessor habe gerade die Kontrolle über den Systembus inne. Beispielsweise könnte er eine Adresse auf dem Adressbus angelegt haben und nun gerade die so adressierten Daten über den Datenbus einlesen. Zur gleichen Zeit meldet eine externe Komponente dem Prozessor mittels des BREQ-Signals, dass sie Zugriff auf den Systembus benötigt. Sobald der Prozessor mit dem Einlesen der Daten über den Datenbus fertig ist, bearbeitet er das BREQ-Signal und gewährt der Komponente den Zugriff mittels BGRT. Die Komponente antwortet (unter Umständen optional) mit BGA auf die Erlaubnis und teilt so dem Prozessor und anderen Komponenten mit, dass sie die Kontrolle über den Bus übernommen hat. Da externe Komponenten in der Regel mit einer höheren Priorität auf den Bus zugreifen dürfen als der Prozessor selbst, muss der Prozessor bei anstehenden Requests die Kontrolle meist abgeben. Was aber geschieht, wenn mehrere BREQ-Signale gleichzeitig vorliegen? Um derartige Situationen zu handhaben, setzt man meist einen Arbiter-Baustein ein, der die Anfragen bearbeitet, nach Prioritäten sortiert und dann sequentiell an den Prozessor weiterleitet. Die externen Komponenten wenden sich dann nicht mehr direkt mittels BREQ an den Prozessor, sondern verfügen über Steuerleitungen zum Arbiter, der alles weitere regelt.

Systembusschnittstelle

Arbiter Die Schnittstelle zwischen Prozessor und Systembus bezeichnet man als Systembusschnittstelle. Sie enthält in der Regel Puffer-Register für Daten und Adressen, die u.U. als FIFO organisiert sein können. Letzteres ist insbesondere dann der Fall, wenn der Prozessor anders getaktet ist als der Systembus, um eine effizientere Pufferung zu ermöglichen. Zur Ankopplung an den Bus werden sogenannte Tristate-Gatter verwendet. Diese sind in der Lage, am Ausgang zusätzlich zu den Pegeln Low und High einen hochohmigen Sonderzustand einzunehmen, um den Prozessor vom Systembus abzukoppeln, wenn andere Geräte auf ihn zugreifen sollen. Kategorie:Rechnerarchitektur

Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory

DDR-SDRAM („Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory“) ist ein Typ des Arbeitsspeichers in PCs.

Arbeitsweise

Als die von Intel unterstützte Direct-Rambus-DRAM-Technik (RDRAM-Technik) Mitte 1999 durch einen Fehler im i820-Chipsatz Probleme bekam und durch den P3-FSB ihre Leistungsfähigkeit trotz hoher Preise nicht ausspielen konnte, setzte die Computerindustrie wieder auf die Weiterentwicklung von SDRAM in Form der DDR-Speichertechnik. Während „normale“ SDRAM-Module bei einem Takt von 133 MHz eine Datenübertragungsrate von 1,06 GB/s bieten, arbeiten Module mit DDR-SDRAM nahezu mit der doppelten Datenrate. Möglich wird dies durch einen relativ simplen Trick: Die Datenbits werden bei der ab- und aufsteigenden Flanke des Taktsignals übertragen, statt wie bisher nur bei der aufsteigenden. Damit das Double Data Rate Verfahren zu einer Beschleunigung führt, muss die Anzahl zusammenhängend angeforderter Daten (=„Burst-Length“) immer gleich oder größer als die doppelte Busbreite sein. Da das nicht immer der Fall sein kann, ist DDR-SDRAM im Vergleich zu einfachem SDRAM bei gleichem Takt nicht exakt doppelt so schnell. Ein weiterer Grund ist, dass Adress- und Steuersignale im Gegensatz zu den Datensignalen nur mit einer Taktflanke gegeben werden. Erste Speicherchips sowie Mainboards mit Unterstützung für DDR-SDRAM kamen Ende 1999 auf den Markt.

Spezifikation für Speicherbausteine

- DDR-200: Bezeichnung für DDR-SDRAM Speicherbausteine, die für den Betrieb mit 100 MHz spezifiziert sind
- DDR-266: Bezeichnung für DDR-SDRAM Speicherbausteine, die für den Betrieb mit 133 MHz spezifiziert sind
- DDR-333: Bezeichnung für DDR-SDRAM Speicherbausteine, die für den Betrieb mit 166 MHz spezifiziert sind
- DDR-400: Bezeichnung für DDR-SDRAM Speicherbausteine, die für den Betrieb mit 200 MHz spezifiziert sind

Spezifikation für Speichermodule

- PC-1600: Bezeichnung eines Speichermoduls spezifiziert für den Betrieb mit 100 MHz, DDR-200 Speicherbausteine
- PC-2100: Bezeichnung eines Speichermoduls spezifiziert für den Betrieb mit 133 MHz, DDR-266 Speicherbausteine
- PC-2700: Bezeichnung eines Speichermoduls spezifiziert für den Betrieb mit 166 MHz, DDR-333 Speicherbausteine
- PC-3200: Bezeichnung eines Speichermoduls spezifiziert für den Betrieb mit 200 MHz, DDR-400 Speicherbausteine
- PC-XXXX: Das XXX berechnet sich durch 2
- Takt
- 8 (In einem Takt werden 64 Bit übertragen). DDR-200 bis DDR-400 sowie die damit aufgebauten PC-1600 bis PC-3200 Speichermodule sind von der JEDEC standardisiert (Standardname JESD79) - alles andere orientiert sich zwar von den Bezeichnungen her an den Standards aber jeder Hersteller kocht bei den elektrischen Eigenschaften der oft als „Übertakter-Speicher“ angebotenen Module sein eigenes Süppchen. Einen zusätzlichen Qualitätsgewinn bringt ECC (Error Checking and Correcting) was allerdings nicht bei allen Modellen unterstützt wird.

Weiterentwicklungen

DDR2-SDRAM und DDR3-SDRAM sind Weiterentwicklungen dieses Konzeptes bei denen statt mit einem Zweifach-Prefetch, mit einem Vierfach- bzw. Achtfach-Prefetch gearbeitet wird.

DDR2-SDRAM

DDR2-SDRAM-Speicherchips besitzen 240 (bzw. 200, 214 oder 244) Kontakte/Pins ("normale" DDR-Chips: 184). Die Abmessungen der fertig verpackten Speicherchips sind kleiner (126 mm² statt bisher 261 mm²). Erreicht wird dies durch eine andere Verpackungstechnik: FBGA (Fine-Pitch Ball Grid Array) statt TSOP (Thin Small Outline Package). Bei DDR2-SDRAM taktet der I/O-Puffer mit der zweifachen Frequenz der Speicherchips. Bei dem älteren DDR-Standard erhielt man jeweils bei steigender als auch bei fallender Flanke des Taktsignals gültige Daten. Bei DDR2 erhält man nun zusätzlich dazu noch zwischen diesen Zuständen gültige Daten, was vier Datenworte pro Takt ergibt. Zur Erhöhung der Taktraten und zur Senkung der elektrischen Leistungsaufnahme wurde die Signal- und Versorgungsspannung von DDR2-SDRAM auf 1,8 Volt verringert (bei DDR-SDRAM sind es 2,5 oder 2,6 Volt). Nebenbei führt die verringerte Spannung zu einer geringeren Wärmeentwicklung. Die elektrische Leistungsaufnahme sinkt auf für den Mobilbereich akkufreundlichere 247 mW (statt bisher 527 mW). DDR2-SDRAM Chips arbeiten mit "On-Die Termination" (ODT). Der Speicherbus muss also nicht mehr auf der Modulplatine (oder dem Board) terminiert werden. Die Terminierungsfunktion wurde direkt in die Chips integriert, was Platz und Kosten spart. ODT arbeitet wie folgt: der Speicher-Controller sendet ein Signal auf den Bus aus, das alle inaktiven DDR2-SDRAM Chips dazu veranlasst, auf Terminierung umzuschalten. Somit befindet sich nur das aktive Signal auf der Datenleitung, Interferenzen sind so gut wie ausgeschlossen.

DDR2-Varianten

- ² = Geschwindigkeit der Anbindung an den Speichercontroller von CPU oder Mainboard
- ³ = Effektiver Takt im Vergleich zu SDR-SDRAM

Mythos der Langsamkeit von DDR2-SDRAM

Im Zusammenhang mit DDR2-SDRAM existiert ein oft geäußertes Wandermärchen. Dieses besagt, dass DDR2-SDRAM angeblich eine höhere Bandbreite als DDR-SDRAM bietet (durch die größere I/O-Datenrate), jedoch im Gegenzug die Latenzzeit größer wird. Dies hat jedoch keine Grundlage. Im Gegenteil, die Latenz von SDRAM-Speicherchips stagniert bereits seit geraumer Zeit. Die Bandbreiten wachsen stetig (z. B. von 508,62 MiB/s für ein 64-Bit PC66-DIMM mit 66 MHz SDRAM auf 4,97 GiB/s für ein 64-Bit PC2-5200 DIMM mit 333 MHz DDR2-SDRAM). Die Latenzen sinken dagegen nur geringfügig. Beispielsweise von 20 ns - 20 ns - 20 ns - 50 ns (tCL-tRCD-tRP-tRAS) bei DDR200-SDRAM auf 11,25 ns - 11,25 ns - 11,25 ns - 45 ns bei den besten DDR2-533 SDRAMs. Während die Bandbreite von DDR2-533 SDRAM also 2,67-mal höher ist als die von DDR200-SDRAM schrumpft die Latenz noch nicht einmal auf die Hälfte. Nicht unerwähnt bleiben sollte, dass für die sehr kurzen Latenzzeiten von 11,25 ns PC2-4200 Module mit einem 3-3-3-12er Timing verwendet werden müssen. Diese sind als Markenmodul kaum zu bekommen, da die Markenhersteller schnellere Chips lieber mit mehr Erlös für höhere Taktraten verkaufen, als kurzlatenzige langsamere Module zu bauen. Nach diesem Extrembeispiel sollte auch erwähnt werden, dass ein Großteil der DDR1-SDRAM und DDR2-SDRAM Module mit tCL-, tRCD- und tRP-Latenzen von um die 15 ns betrieben werden. Abweichungen kommen meist nur dadurch zustande, dass die Zykluszeiten nicht immer ganzzahlige Teiler von 15 erlauben. Das Wandermärchen vom langsamen DDR2-SDRAM Modul wird wohl durch zwei Umstände genährt: 1. Einerseits war die erste Anwendungsplattform für DDR2-DIMMs der PC, mit den Intelchipsätzen 915P/G und 925X. Diese unterstützen nur einen 200 MHz schnellen FSB, der eine Maximaldatenrate von 6,4 GB/s erreicht. Zu wenig für schnelle PC2-DIMMs, die mit zwei Speicherkanälen Daten mit theoretisch 8,4 GB/s liefern können. Logischerweise kann es zu keiner Leistungssteigerung kommen, wenn die Schnittstelle zur CPU (als Hauptnutzer des Systemhauptspeichers) zu langsam ist. Gleichzeitig waren DDR2-SDRAM DIMMs zu ihrer Einführung wegen der geringen am Markt abgesetzten Mengen deutlich teurer als ihre DDR1-Vorgänger. Viele urteilten DDR2-SDRAM deshalb zu Unrecht als überteuerten neuen Speichertyp ab, der in der Praxis nicht hält, was er verspricht. 2. In den Medien wird beim Thema "Latenz des Hauptspeichers" in praktisch allen Publikationen nur die Anzahl der Waitstate-Taktzyklen beachtet. Da liest es sich natürlich nicht gut, wenn DDR2-SDRAM Module in langsamen Ausführungen bei 200 MHz mit einem 4-4-4-9er (Zyklen tCL-tRCD-tRP-tRAS) und bei 266 MHz mit einem 5-5-5-12er Timing ausgeliefert werden. Leider wird bei dieser Herangehensweise vergessen, dass es auf die absolute Latenzzeit ankommt, und nicht auf die Anzahl der Wartezyklen. Vergleich: wenn man am Bahnhof auf einen Zug wartet ist es egal, ob man alle 5 Sekunden auf die Uhr schaut oder alle 5 Minuten. Es kommt darauf an, wie lange die absolute Zeitspanne ist, die man warten muss. Es ist nicht sinnvoll, die Zahl der "auf-die-Uhr-schau"-Zyklen als Maßstab für die Wartezeit herzunehmen. Ebenso verhält es sich mit der Latenz bei Systemhauptspeicher. Tatsächlich stagniert die Latenz bei DDR2-SDRAM Modulen immer noch auf einem Wert von ungefähr 15 ns für CAS-, RAS-to-CAS- und RAS-Precharge. Die RAS-Latenz stagniert ebenso bei 45 ns. Nur eben mit dem Unterschied, dass 45 ns bei PC2100 nur 6 Takten entsprechen und bei DDR2-667 schon ganzen 15 Takten. Daraus nun zu schlussfolgern, dass DDR2-SDRAM langsam sei ist nicht zutreffend. Nicht DDR2-SDRAM ist langsam, SDRAM hat insgesamt Schwierigkeiten, deutlich weniger als 15 bzw. 45 ns in den wichtigen Timings zu erreichen.

DDR3-SDRAM

Die neuen Chips mit einer Kapazität von 512 MBit sollen Daten mit 1066 MBps verarbeiten und damit deutlich schneller sein als heutiges DDR400 oder auch DDR2-667 SDRAM. Darüber hinaus benötigt DDR3-SDRAM auch nur noch 1,5 Volt und ist damit gerade für den mobilen Einsatz besser geeignet, bei dem es auf lange Batterielaufzeiten ankommt. Laut Samsung soll DDR3-SDRAM in 80 nm Prozesstechnologie hergestellt werden und ab 2006 auf dem Markt erhältlich sein. Man erwartet, dass sich die neue Speichergeneration bis spätestens 2007 durchgesetzt hat und bis 2009 einen Marktanteil von 65 % am gesamten DRAM-Markt erreichen wird.

SDRAM in Konkurrenz zu RDRAM

Gegenüber dem technisch fortgeschritteneren Direct-RDRAM (mit seriellem Speicherbus, höherer Integration und voller Bandbreite schon bei einem einzelnen RDRAM-Chip) hat das parallel angebundene konventionelle DDR-SDRAM einige Vorteile: die Hersteller benötigen keine neuen Produktionsmaschinen und DDR-SDRAM ist ein offener Standard, dessen Spezifikationen im Internet offenliegen; Lizenzgebühren an Rambus werden also nicht fällig. Diese Stärke in der offenen Entwicklung ist auch die größte Schwäche der SDRAM-Allianz. Der SDRAM-Standard wird in der JEDEC, einem offenen Industrieforum, weiterentwickelt. Da sich alle einstimmig für eine Weiterentwicklung in eine Richtung entscheiden müssen, laufen Entwicklungen nur äußerst langsam. Die Umsetzung von Entwicklungen in die Praxis dauert noch länger, da kein Hersteller wegen der Charakteristik von DRAM als standardisiertem Massenprodukt einen wirtschaftlichen Vorteil daraus ziehen kann, einen neuen DRAM-Speichertyp allein zu produzieren. Ohne Unterstützung in den Speichercontrollern der DRAM-Kunden wird sich ein neuer DRAM-Typ nur schwerlich verkaufen. Und neue Controllertypen werden nur gebaut, wenn auch die entsprechenden Speicherchips am Markt etabliert und günstig verfügbar sind. Gleichzeitig existiert ein "Henne-Ei Problem": DRAM ist nur dann günstig, wenn er in großen Massen produziert und abgesetzt wird. Da DRAM standardisiert ist haben die Hersteller als Unterscheidungsmöglichkeit zur Konkurrenz fast nur den Preis zur Verfügung, dies führt zu niedrigen Preisen von teilweise knapp über dem Herstellungspreis. Ein neuer DRAM-Typ nach JEDEC-Standardisierung muss demnach anfänglich durch ein "Tal der Tränen" gehen, in dem die Preise hoch sind, da die Produktionsmengen und die Nachfrage niedrig sind. Gleichzeitig wird SDRAM durch den JEDEC-Standardisierungsprozess (alle Speicherhersteller müssen sich auf einen kleinsten gemeinsamen Nenner einigen) nur langsam weiterentwickelt. Neue JEDEC SDRAM-Typen haben dadurch schon per se eher geringe Vorteile gegenüber ihren Vorgängern. Langsame Entwicklung und noch längere Einführungszyklen für Neuerungen, anfänglich hohe Preise für Neuentwicklungen, wenig wirtschaftliche Attraktivität von Weiterentwicklungen - das ist der Preis für die Lizenzfreiheit der SDRAM-Technik.

Weblinks

- [http://www.jedec.org JEDEC - das Standardisierungsgremium für Speicherstandards] Kategorie:Speicherbaustein ja:DDR SDRAM

Extended Data Output RAM

Der EDO-DRAM (Extended Data Output RAM) ist ein Halbleiterspeicher und gehört zur Gruppe der DRAMs. Er stellt eine geringfügige evolutionäre Weiterentwicklung des FPM-DRAM (Fast Page Mode DRAM) dar. Aufgrund seiner etwas erhöhten Datentransferrate begann er diesen etwa ab 1996 abzulösen. Der Unterschied macht sich nur beim sogenannten Pagemode-Betrieb bemerkbar, bei dem mehrere Datenbits aus der gleichen Speicherseite ("Page") ausgelesen werden. Befinden sich Datenbits in einer Speicherseite, so besitzen sie alle die gleiche Zeilenadresse ("row address"), jedoch unterschiedliche Spaltenadressen ("column address"). Das Protokoll lässt sich – sowohl beim FPM-DRAM als auch beim EDO-DRAM – nun dadurch vereinfachen, dass man die Übermittlung der gleich gebliebenen Zeilenadresse weglassen kann. Für das Auslesen von Daten aus der Speicherseite ist nun nur noch die Übertragung der Spaltenadresse notwendig. Die Gültigkeit der Spaltenadresse wird durch eine fallende Flanke am externen CAS-Steuereingang ("column address select") gekennzeichnet. Nach einer gewissen Verzögerung stellt der DRAM die neuen Daten an seinen Ausgängen bereit. Der EDO-DRAM unterscheidet sich nun hierbei in einem kleinen Detail vom FPM-DRAM. Die Ungültigkeit der Spaltenadresse wird beim älteren FPM-DRAM durch die steigende Flanke der CAS-Steuerleitung signalisiert. Als Folge dessen deaktiviert der FPM-DRAM seine Datentreiber, wodurch das zuvor gültige Datum von den externen Datenausgängen verschwindet. Der Zustand der Datenausgänge bleibt solange undefiniert, bis durch Angabe einer neuen Spaltenadresse und eine fallende Flanke der CAS-Leitung der Vorgang wiederholt wird. Der FPM-DRAM stellt die ausgelesenen Daten im "Pagemode" also nur für einen Bruchteil der Zykluszeit an seinen Ausgängen zur Verfügung. Beim neueren EDO-DRAM wird hingegen die steigende Flanke der CAS-Steuerleitung ignoriert. Die Datentreiber bleiben aktiv und die zuvor ausgelesene Dateninformation bleibt an den externen Datenausgängen solange bestehen, bis sie durch eine neue Information ersetzt wird. Es muss hier betont werden, dass durch diese Modifikation des Protokolls zunächst keinerlei Erhöhung der Datentransferrate erreicht wird. Es wird lediglich erreicht, dass das ausgelesene Datum während der gesamten Pagemode-Zykluszeit an den externen Datenausgängen zur Weiterverarbeitung zur Verfügung steht. Die verlängerte Verfügungszeit der ausgelesenen Daten beim EDO-DRAM ermöglichte es nun die mit der Weiterentwicklung der DRAMs einhergehende Geschwindigkeitssteigerung besser auszunutzen, indem man die Zykluszeit im "Pagemode" schrittweise weiter verringerte. Durch die innerhalb eines Zyklus verlängerte Verfügungszeit der Daten war trotz der verringerten Zykluszeit ein sicheres Auslesen der Daten gewährleistet. Der dadurch im "Pagemode" erreichte Performancegewinn des EDO-DRAM wird üblicherweise überschätzt und lag nur im Bereich weniger Prozente. Mittlerweile wurde EDO DRAM in nahezu allen Anwendungsbereichen zunächst durch SDRAM und heute dann durch DDR-SDRAM ersetzt. Auch stark im Kommen ist die DDR2-SDRAM Technologie welche aber zurzeit nur teuer zu erstehen ist.

Weblinks

- [http://www.eastcomp.de/speicherfaq1.htm Ram-Speicher-FAQ: Fragen & Antworten zu RAMs] Kategorie:Speicherbaustein

Intel

Intel Corporation ist eine US-amerikanische Firma mit Hauptsitz in Santa Clara, Kalifornien. Sie stellt Mikrochips für Computer her, insbesondere Prozessoren.

Geschichte

Gründung

Die Firma Intel (Kurzform von INTegrated ELectronics) wurde am 18. Juli 1968 von Robert Noyce und Gordon Moore gegründet. Kurz darauf stieß auch Andy Grove dazu, der dann lange Zeit bei Intel als Vorstandsvorsitzender (engl. Chief Executive Officer, CEO) tätig war. Die beiden Intel-Gründer waren bereits Veteranen im Halbleitergeschäft: zehn Jahre zuvor hatten sie zusammen mit sechs anderen Kollegen Fairchild Semiconductor gegründet. Das Unternehmen war damals der größte Halbleiterhersteller der Welt. Robert Noyce war General Manager von Fairchild Semiconductor, Gordon Moore Leiter der Forschung und Entwicklung. Noyce und Moore waren unzufrieden mit ihrem Arbeitgeber Fairchild Semiconductor. In weniger als einem Jahr hatte der Aufsichtsrat von Fairchild Semiconductor dreimal den Vorstandsvorsitzenden ausgetauscht. Noyce schrieb deshalb seine Kündigung. Immer seltener wurden von Moore entwickelte Produkte auch tatsächlich produziert. Dabei stand die Elektronik damals an einer großen Wende: von der voluminösen und langsamen Kernspeichertechnologie ging der Trend zur kompakten und schnellen Halbleitertechnologie mit integrierten Schaltungen, die in den Halbleitergrundstoff Silizium geätzt wurden. Auf dem Höhepunkt ihrer Frustration waren Moore und Noyce 41 Jahre alt. Die Idee zu einer zweiten Firmengründung entstand an einem Frühlingswochenende des Jahres 1968. Moore traf Noyce vor dessen Haus beim Rasenmähen. Noyce gab den entscheidenden Impuls. Er wollte das von ihm entwickelte photochemische Verfahren zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen, die Metal Oxide Semiconductor MOS-Technologie, zum Durchbruch bringen. MOS bezeichnet die grundlegenden Schichten im Aufbau eines Transistors nach dieser Technologie: Metall als elektrisch leitendes Material, Siliziumoxid als elektrisch nicht leitendes Material und Silizium als Halbleiter. Noyce ist der Erfinder dieser heute noch maßgeblichen Technologie für die Chip-Produktion. Er hatte auch großen Anteil an der Entdeckung des Transistoreffekts und der Erfindung des integrierten Schaltkreises, dem die heutige Elektronik ihre Leistungsstärke verdankt. Als Halbleiter-Pionier war Gordon Moore davon überzeugt, dass die damals noch vorherrschende Magnetkern-Speichertechnologie alsbald von hochintegrierten Transistorschaltungen auf Silizium abgelöst werden würde. Größtes Hindernis waren die Kosten: das preiswerteste Speicherelement auf Halbleiterbasis war pro Speicher-Bit mehr als hundertmal teurer als die traditionelle Magnetkern-Technik. "Wir waren jung und selbstbewusst genug, um in voller Unabhängigkeit unseren neuen Weg zu gehen", so erinnerte sich Bob Noyce 20 Jahre später an die Entscheidung, Intel zu gründen. Kurz nach der Unternehmensgründung stieß auch Andrew S. Grove, ein Exilungar, den es nach Kalifornien verschlagen hatte, zu dem Jungunternehmen. Grove war 1963, gleich nach Abschluss seiner Promotion in Chemie an der University of California in Berkeley, zu Fairchild Semiconductor gegangen. Als Produktionschef wurde Grove der erste leitende Angestellte der neu gegründeten Intel Corporation mit Sitz im kalifornischen Mountain View. Hier hatten die Intel-Gründer ein kleines, von Union Carbide Electronics aufgegebenes Gebäude übernommen.

Der Start mit Speicherchips

Intel startete mit einem Geschäftsplan, der aus einer einzigen, mit der Schreibmaschine beschriebenen Seite bestand. Doch er enthielt eine genaue Zielvorgabe: Arbeitsspeicher für Computer auf Halbleiterbasis zu entwickeln und auf den Markt zu bringen. Die Hochintegration (Very Large Scale Integration, VLSI) von Transistoren auf Silizium steckte im Jahr 1968 noch in den Kinderschuhen. Den Management-Enttäuschungen bei Fairchild folgten alsbald die MOS-Probleme bei Intel: Ich war felsenfest davon überzeugt, dass wir einen Reinfall erleben, erinnert sich Andy Grove. Im September 1968 verwettete er im Kollegenkreis eine Flasche Cognac, wenn es bis zum bevorstehenden Erntedank einen stabilen MOS-Transistor gäbe, dessen Schwellenspannung um weniger als ein Zehntel Volt schwanken würde. Man wusste lediglich, dass die Probleme auf Unreinheiten in der Verfahrenstechnik zurückzuführen waren. Und man wusste auch, dass in der angemieteten Fabrik nicht einmal destilliertes Wasser zur Verfügung stand. Zunächst schleppte der Prozess-Ingenieur Tom Rowe destilliertes Wasser in Flaschen herbei. Dann kam er auf die Idee, dem MOS-Prozess etwas geschmolzenen Phosphor hinzuzufügen, gleichsam zur "Desinfektion". Damit war, mehr oder minder zufällig, das Produktionsproblem gelöst - Grove hatte seine Wette verloren. Als Unternehmen startete Intel zwar mit dem MOS-Prozess, versteifte sich aber nicht allein auf diese Technologie, sondern entwickelte als ersten Speicherbaustein ein bipolares 64-bit-Schottky-RAM. Es wurde im April 1969 unter der Produktbezeichnung Intel 3101 vorgestellt. Noyce und Moore hatten die Bipolar-Technologie des deutschen Halbleiter-Pioniers Walter Schottky kennen gelernt, als sie gemeinsam (vor ihrem Engagement bei Fairchild) im Shockley Semiconductur Laboratory des amerikanischen Halbleiter-Gurus William Shockley beschäftigt waren. Das Shockley-Labor im kalifornischen Palo Alto gilt als die erste kommerzielle Halbleiterfabrik der Welt. Einen Durchbruch in der bahnbrechenden MOS-Technologie erwartete Gordon Moore nach den Anfangsschwierigkeiten erst in fünf Jahren. Aber bereits drei Monate nach der Vorstellung des ersten elektronischen Speicherchips auf Halbleiterbasis und gut ein Jahr nach der Firmengründung folgte mit dem Intel 1101 - als statisches RAM - der erste MOS-Baustein der Welt. Während der ersten Mondlandung von Apollo 11 im Juli 1969 arbeitete die kleine Intel-Mannschaft rund um die Uhr am letzten Redesign dieses Chips. Als Produkt war der erste MOS-Speicherbaustein zwar bedeutungslos, aber von der Durchschlagskraft der MOS-Technologie waren Moore und seine Mannschaft überzeugt. Im Gegensatz zur Bipolar-Technik versprach der MOS-Prozess hohe Speichervolumina zu realistischen Kosten bei einem angemessenen Energieverbrauch, der zu einer akzeptablen Wärmeabgabe führte. Unerwünschte Wärme erforderte Kühlaggregate. Die aber standen der Miniaturisierung der Mikroelektronik im Wege. Im Oktober 1970, in der Hälfte der ursprünglich veranschlagten Zeit, gelang der erste große Sprung nach vorn. Intel stellt unter der Produktbezeichnung 1103 den ersten DRAM (Dynamic Random Access Memory)-Speicherbaustein vor, der auf dem MOS-Prozess basierte und die Vorzüge der Hochintegration zu bieten hatte. Während der Bipolar-Prozess nur noch bei Hochgeschwindigkeits-Bauteilen den Vorzug genoss, entwickelte sich fortan die MOS-Technologie zur bevorzugten Halbleiter-Fertigungstechnik. Doch dieser Durchbruch war verbunden mit einem kommerziellen Schock: Für unseren ersten Auftrag erzielten wir etwa ein Drittel des Preises, den wir uns vorgestellt hatten, so erinnert sich Les Vadasz, damals verantwortlich für das kaufmännische Management, an das Drama mit dem 1103-DRAM. Der kalkulierte Preis war am Markt nicht zu erzielen. So lernte das noch junge Unternehmen eine ebenso branchentypische wie existenzentscheidende Lektion: die fortlaufende Kostensenkung. Dennoch: Der erste dynamische Speicherchip der Welt vollbrachte ein kleines Wunder. Er deklassierte, nicht zuletzt aufgrund seiner überragenden Leistung und seines minimalen Platzbedarfs, den bis dahin traditionellen Magnetkern-Speicher zu altem Eisen. Knapp anderthalb Jahre nach der Markteinführung war der 1103 der meistverkaufte Halbleiterbaustein der Welt. Als weitsichtiger Integrations-Stratege hatte Gordon Moore schon 1965 einen Trend erkannt, der später als Mooresches Gesetz nicht nur die Geschichte von Intel, sondern die Entwicklung der gesamten Hochtechnologie maßgeblich geprägt hat.

Das erste EPROM, eine zufällige Entdeckung

Das zweite Baby nach der glücklichen Geburt des Intel 1103 DRAM war nicht geplant. Es kam völlig überraschend. Sein "Vater" und Erfinder Dov Frohman hatte, wie er später einräumte, viel geträumt und sich dann gefragt: warum nicht? Der realisierte Traum war ein programmierbarer Speicherchip, ein Erasable Programmable Read-Only Memory, in der Sprache der Elektronik EPROM genannt. Bereits bei der Vorstellung des ersten EPROMs der Welt auf der Solid State Circuits Conference des Jahres 1971 landete Dov Frohman einen durchschlagenden Erfolg. Er zeigte einen Film über das Bit-Muster der EPROM-Speicherzellen. Als die Zellen einer ultravioletten Lichtquelle ausgesetzt wurden, verließ ein Bit nach dem anderen die Zellen, bis nur noch das Intel Logo übrig blieb. Das letzte Bit war soeben dem EPROM-Speicher entschlüpft - da brach im Konferenzsaal tosender Beifall aus. Das Intel-EPROM 1702 war ein großer Erfolg. Es wurde bis Mitte der achtziger Jahre in hohen Stückzahlen verlangt, nicht zuletzt weil Intel viele Jahre der einzige Hersteller war, der EPROMs in hoher Stückzahl produzieren konnte.

Der Mikroprozessor (4004)

Als große Erfindung war der Mikroprozessor nicht geplant. Das japanische Unternehmen Busicom erteilte Intel bereits im Jahr 1969 den Auftrag, einen Satz Chips für eine programmierbare Rechenmaschine zu entwickeln. Statt der mechanischen Apparatur, die bereits 1885 in den USA erfunden worden war, wollten die Japaner ein „intelligentes“, programmierbares Produkt auf den Markt bringen. Nach den Plänen der Japaner war hierfür ein Design aus zwölf Halbleiterbausteinen erforderlich. Der Intel-Ingenieur Marcian E. 'Ted' Hoff jedoch war davon überzeugt, dass ein Satz von nur vier Chips, zentriert um einen Allround-Logik-Baustein, ausreichen würde. Außerdem glaubte Ted Hoff, dass sein Chip-Satz weitaus mehr Anwendungen zulassen würde als die Programmierung einer Rechenmaschine. Rechenmaschine Im Jahr 1971 wurde der erste kommerziell erfolgreiche Mikroprozessor, der Intel 4004, entwickelt. Die 4-Bit Datenbreite reichte für den Einsatz in Taschenrechnern und zur Steuerung von elektronischen Geräten. Entscheidend für seinen Erfolg war die gleichzeitige Verfügbarkeit von EPROMs, da zum erstem Mal einfach zu hantierende „nicht flüchtige“ (non volatile) Programmspeicher zur Verfügung standen. Diese Produktkombination machte das Intel-Konzept zu einem attraktiven Angebot. Diesem 4-Bit-Prozessor folgte 1972 der Intel 8008 8-Bit-Prozessor und 1974 der 8080.

x86-Prozessoren

Die bekannteste Baureihe von Intel sind die x86er Mikroprozessoren, deren erstes Modell im Jahre 1978 mit dem 8086/8088 erschien und im weit verbreiteten IBM-PC verbaut wurde. Heute baut Intel Chips für Desktop-Computer (Pentium-Serie, Celeron-Serie), für Notebooks (Pentium M/Centrino) und für Workstations und Server den Xeon. Der große Serverprozessor Itanium 2 kann seine hohe Rechenleistung nur mit seinem nativen Befehlssatz IA64 ausspielen. x86-Maschinencode (IA32) führt er über eine integrierte Hardware-Emulation nur langsam aus. Der große Erfolg der x86er Reihe führte zu einer marktbeherrschenden Stellung in der PC-Industrie, zeitweise 85% der PC-CPUs kamen von Intel. So kam es immer wieder zu Untersuchungen der amerikanischen Wettbewerbsbehörde FTC und Klagen von Konkurrenten. Der heutige einzige größere Konkurrent des Sektors ist AMD (Advanced Micro Devices), die seit 1976 ein Patentaustauschabkommen mit Intel haben, also alle technischen Innovationen wechselseitig genutzt werden können. Derzeit liefern sich beide Firmen einen harten Wettbewerb, der zu immer schnelleren Prozessoren und fallenden Preisen führt. Erst in der letzten Zeit hat hier mit dem Stromverbrauch bzw. der Abwärme ein weiteres Kriterium Bedeutung erlangt.

„big brother inside“

Starke Vertrauensverluste mussten Intel-Prozessoren erleiden, als das Unternehmen 1999 anfing, neue Prozessoren mit einer weltweit eindeutigen Nummer („Prozessor-ID“) zu versehen, die per Software ausgelesen werden konnte. Kritiker befürchteten, diese eindeutige Seriennummer könne als Grundlage für das Ausspionieren und die Überwachung von Computeranwendern dienen. Aufgrund des massiven öffentlichen Drucks hat Intel die Prozessor-ID standardmäßig abgeschaltet und in späteren Prozessor-Generationen ganz auf sie verzichtet.

Siehe auch

- IA-64 – die 64-Bit-Architektur der Itaniumprozessoren
- Liste der Mikroprozessoren von Intel
- IA-32 – die 32-Bit-Architektur der Intelprozessoren ab dem 80386
- EM64T – die 64-Bit-Erweiterung (kompatibel zu AMD64) für IA-32-Prozessoren
- andere Prozessorhersteller: AMD, Motorola, VIA, Transmeta
- Air Guide

Weblinks

- [http://www.intel.com/deutsch/contents.htm Die deutsche Website der Intel]
- [http://www.bigbrotherinside.org/ „big brother inside“-Kampagne 1999] Kategorie:CPU-Hersteller Kategorie:Grafikchip-Hersteller Kategorie:Chipsatz-Hersteller Kategorie:Unternehmen (USA) ja:インテル (企業) ko:인텔 th:อินเทล

Hertz (Einheit)

Hertz (Kurzzeichen Hz) ist die SI-Einheit für die Frequenz. Die Einheit wurde nach dem deutschen Physiker Heinrich Rudolf Hertz benannt. Das Hertz gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an, allgemeiner auch die Anzahl von beliebigen sich wiederholenden Vorgängen pro Sekunde. 1 Hz = s^-1 = 1/s In der Schwingungsmesstechnik wird die Drehzahl einer Maschine oft in Hertz angegeben. Man spricht dann von Drehfrequenz. 1 Hz = 1 U/s = 60 U/min Häufig verwendete größere Einheiten sind
- das Kilohertz, kHz, tausend Schwingungen/Vorgänge pro Sekunde
- das Megahertz, MHz, eine Million Schwingungen/Vorgänge pro Sekunde
- das Gigahertz, GHz, eine Milliarde Schwingungen/Vorgänge pro Sekunde
- das Terahertz, THz, eine Billion Schwingungen/Vorgänge pro Sekunde Der Name "Hertz" wurde 1960 von der CGPM (Conférence Générale des Poids et Mesures) von englischsprachigen Ländern übernommen und ersetzte den dort üblichen Namen für diese Einheit cycles per second = cps (Zyklen pro Sekunde). Darum findet man in älterer englischsprachiger Literatur statt Hertz noch immer cps.

Beispiele

Gegeben sei ein Seil, das an einer Seite festgemacht ist. Dieses Seil schwingt – mit etwas Geschick – als stehende Welle. Die Länge dieser Welle hängt von 2 Faktoren ab, der Geschwindigkeit der Wellenausbreitung, sowie der Frequenz, mit dem das Seil bewegt wird. Bei einer Flöte oder Pfeife schwingt nun Luft. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist hier deutlich höher und liegt etwa bei 330 Meter (Schallgeschwindigkeit) pro Sekunde. Hier ist eine Schwingung mit einer hörbaren Tonfrequenz wenige Zentimeter bis einige Meter lang. Elektromagnetische Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Beispielsweise hat dort eine Welle, mit einer Frequenz von einem Megahertz etwa die Wellenlänge von 300 Metern. Das bedeutet, wenn man beispielsweise eine Lampe eine Million Mal pro Sekunde ein- und ausschalten würde, so würde ein Betrachter in 150 Meter Entfernung die Lampe immer dann eingeschaltet sehen, wenn sie eigentlich ausgeschaltet ist. Bei Frequenzen im Gigahertz-Bereich ist die Wellenlänge (λ) viel kleiner, zum Beispiel: Wellenlänge im Mikrowellenofen ca. 12 cm, Wellenlänge beim heimischen Satellitenfernsehempfang ca. 2,5 cm.

Eselsbrücke

Das Herz eines Erwachsenen schlägt zwischen 50 und 80 mal pro Minute. Also mit einer Frequenz von ungefähr 1 Hz. Außerdem gilt für die Umrechnung der Wellenlänge in die Frequenz: Gelbes Licht von etwa 600 nm entsprechen einer Frequenz von 500 THz, was wiederum einer Energie von 2,5 eV (Elektronenvolt) entspricht.

Siehe auch

- Energiedosis
- Becquerel (Bq, ebenfalls 1/s)
- Curie (Ci, 3,7·10¹⁰/s)
- Rutherford (Rd, 10⁶/s)

Weblinks

Kategorie:SI-Einheit Kategorie:Theoretische Elektrotechnik ja:ヘルツ (単位) ko:헤르츠

Hertz (Einheit)

Beispiele

Eselsbrücke

Siehe auch

- Energiedosis
- Becquerel (Bq, ebenfalls 1/s)
- Curie (Ci, 3,7·10¹⁰/s)
- Rutherford (Rd, 10⁶/s)

Weblinks

Kategorie:SI-Einheit Kategorie:Theoretische Elektrotechnik ja:ヘルツ (単位) ko:헤르츠

Abwärtskompatibilität

Unter Abwärtskompatibilität versteht man die Tatsache, dass neuere oder erweiterte Versionen eines Standards mit den vorherigen bzw. einem einfacheren Standard kompatibel sind.

Beispiele IT-Bereich

Besondere Bedeutung kommt der Abwärtskompatibilität im IT-Bereich zu. So erwartet ein Softwareanwender, dass mit einer neueren Version eines Programmes die mit der älteren Version erstellten Dokumente wieder geöffnet und weiterverarbeitet werden können. Dies gelingt in der Regel auch recht gut. Dateien einer neueren Software-Version sind dagegen meistens durch die ältere Version nicht mehr lesbar, was viele Anwender zu Updates zwingt. Ein weiteres Beispiel für Abwärtskompatibilität ist UTF-8. UTF-8 stellt nach wie vor auf den ersten 128 Stellen die Zeichen des 7-Bit ASCII-Zeichensatzes dar, so dass auf UTF-8 basierende Rechensysteme nach wie vor ASCII-Dokumente korrekt verarbeiten und anzeigen können. Abwärtskompatibilität in der IT-Branche geht jedoch oft mit Nachteilen einher; der seit Jahrzehnten mitgeschleppte Real Mode moderner x86-Prozessoren ist ein gutes Beispiel, ebenso wie die DOS-basierten Windows-Versionen 95, 98 und ME, welche unter chronischer Instabilität und schlechter Leistung litten. Kategorie:Technik

Mainboard

K7VT4A - KT400A Chipsatz]] Die Hauptplatine (engl. PC motherboard, auch mainboard) ist der zentrale Teil eines Computers. Auf ihr sind die einzelnen Bauteile wie Prozessor (CPU), Speicher, Firmware, Schnittstellen-Bausteine und Steckplätze für Erweiterungskarten montiert. Die Hauptplatine enthält Steckplätze für den Prozessor, Speicherbausteine und Erweiterungskarten wie Grafik-, Sound- und Netzwerkkarten sowie eine Northbridge und eine Southbridge, die die Komponenten miteinander verbindet. Es ist jedoch auch möglich, dass diese Komponenten direkt auf das Mainboard gelötet („onboard“) sind. Dies kommt bei Sound- und Netzwerk„karten“ inzwischen häufig vor, bei Grafikkarten jedoch seltener und bei CPU und RAM nur sehr selten, und dann meist nur bei extrem klein gebauten Systemen oder Notebooks. Zusätzlich findet man heute anders als früher die meisten Schnittstellen nicht auf Erweiterungskarten, sondern direkt auf der Hauptplatine – EIDE oder SATA zum Anschluss von Festplatten, CD-ROMs, DVD-ROMs und CD- bzw. DVD-Brenner, sowie USB oder Firewire zum Anschluss externer Komponenten wie Laufwerke, Drucker und Modem, Tastatur- und Mausanschluss. Immer weniger vorhanden sind Anschlüsse für die klassischen parallele („Centronics“) und serielle („RS-232“) Schnittstellen und den Gameport, die alle noch von IBMs Ur-PC stammen; auch die speziellen Anschlüsse für Tastatur und Maus werden zunehmend durch die Vielzweck-USB-Anschlüsse ersetzt. Einige Chipsätze integrieren auch die Funktionen von weiteren ehemaligen Erweiterungskarten direkt auf die Hauptplatine; so gibt es zum Beispiel Chipsätze mit integrierter Grafik-, Sound- und/oder Netzwerkkarte, manchmal werden auch SCSI-Controller integriert.

PC-Hauptplatinen

Aktuelle Hauptplatinen im PC-Sektor sind meist im ATX-Format ausgeführt; ältere Formate sind das Baby-AT-Format oder das AT-Format. Der Ablöser des ATX-Format soll 2005 das BTX-Format werden, durch das sich viele Computerhersteller leisere PCs versprechen, da es auf der Hauptplatine selbst keine Lüfter mehr geben wird. Vorgesehen sind zwei (große) Lüfter, die für die nötige Luftzirkulation sorgen sollen. Einer wird im Netzteil platziert, während der Andere die CPU und die Grafikkarte kühlt (dieser Lüfter wird am Gehäuse festgemacht sein und Kanäle werden die Luft zu den Komponenten leiten). Alles in allem wird es aber noch einige Zeit dauern, bis das ATX-Format ausgedient hat. Leider sind BTX und ATX nicht kompatibel; deshalb wird für ein neues BTX-Computersystem auch eine neue Hauptplatine im BTX-Format benötigt (allerdings keine neuen Steckkarten, solange die neue Platine Unterstützung für die bisher verwendeten Karten bereitstellt). Siehe auch: Wombat-Platine

Beispiel einer ATX-Hauptplatine

Beschreibung eines Mainboards anhand eines Standard-ATX-Boards von MSI. MSI] 1 CPU-Sockel:
Hier Sockel A beziehungsweise Sockel 462 für AMD-CPUs wie Athlon XP, Duron und Sempron. (ZIF-Sockel) 2 Chipsatz:
2.1: Northbridge VIA KT333 (unter Kühlkörper)
2.2: Southbridge VIA VT8235 3 RAM-Sockel:
In die RAM-Sockel kommen die DIMM-Module für den Arbeitsspeicher. 4 AGP-Slot:
Der AGP-Slot ist für die Grafikkarte. Wird zur Zeit (2005) abgelöst durch PCI-Express. 5 PCI-Slots:
Fünf 32 Bit-PCI-Slots für Erweiterungskarten, wie zum Beispiel Netzwerkkarten, Soundkarten etc. 6 CNR-Slot:
CNR steht für Communication Network Riser und ist selten auf Mainboards anzutreffen. In diesen Slot können zum Beispiel Modem-Karten hineingesteckt werden. 7 Soundchip:
Dieser Chip ist für die Soundausgabe zuständig. Hier der sehr oft verwendete Realtek ALC650 (AC'97). 8 Super I/O-Chip:
Dieser Baustein ist zuständig für UART-Ports (serielle Schnittstellen), LPT-Port, PS/2-Ports und Hardware-Monitoring. 9 BIOS-Chip:
In diesem FLASH-ROM ist das BIOS enthalten. 10 ATX-Anschluss:
Anschluss für ATX-Netzteile (Stromversorgung). 11 Floppy-Anschluss:
Anschluss für Diskettenlaufwerke. 12 P-ATA-Anschlüsse:
Zwei P-ATA-Anschlüsse für ATA-Geräte wie Festplatten oder CD-Laufwerke. Auf neueren Hauptplatinen findet man zusätzlich 2-8 S-ATA-Anschlüsse für Festplatten. 13 Diverse Anschlüsse:
Die Anschlüsse für Standby-Knopf, Reset-Taster, Power-LED, HDD-LED.

Weblinks

- [http://www.itse-guide.de/artikel/27 itse-guide.de] - Mainboard-Grundlagen
- [http://www.spacepoints.de/hw/Mainboard_1_1.html Mainboard Übersicht] - Übersicht zu aktuellen und älteren Mainboards Kategorie:Hardware ja:マザーボード ms:Papan Induk th:เมนบอร์ด

Front Side Bus

Front Side Bus (FSB) ist ein Begriff aus der Computertechnik. Der FSB ist die Schnittstelle zwischen dem Prozessor (CPU) und der Northbridge. Die Northbridge verbindet über andere Busse weitere Komponenten, z.B. Controller für Laufwerke, PCI-Bus, AGP-Bus, Southbridge und den RAM. Der FSB gibt den Takt aller angesprochenen Komponenten vor, der mithilfe von Teilern und Multiplikatoren verändert werden kann (Beispiel: Prozessortakt = FSB x Multiplikator). Da die Northbridge mit dem Speichercontroller beim AMD Athlon 64 und beim AMD Opteron schon in die CPU integriert ist gibt es im technischen Sinne dort keinen FSB mehr. Dafür gibt es den 200 MHz Referenztakt, aus dem sich alle anderen Takte durch Multiplikator und Divisor ableiten (wie beim FSB). An der Southbridge sind Komponenten mit geringerem Datenaufkommen angebunden, z.B. Maus, Tastatur, USB, Soundchip, serielle, parallele sowie die IDE/SATA Schnittstellen. Die Leistung des Front Side Bus wird in der Regel mit der Taktfrequenz des Busses angegeben, oder bei DDR- bzw. QDR-Bussen mit dem entsprechenden Vielfachen (s.u.). Die Datenbreite oder maximale Übertragungsrate wird dagegen meist nicht als charakteristisches Merkmal angegeben.

FSB-Verfahren

Bei auf Pentium 4 oder Pentium M basierenden Systemen arbeitet der Front Side Bus im QDR-Verfahren (Quadruple Data Rate = vierfache Datenrate) und überträgt vier Datenpakete pro Taktsignal. Dieses Verfahren wurde von Intels Marketing-Abteilung quadpumped genannt, um diese technische Eigenschaft besser bzw. klangvoller vermitteln zu können. Allerdings entstanden dadurch auch immer wieder falsche Angaben zur Taktfrequenz des FSB: der FSB dieser Prozessoren läuft auf einer Taktfrequenz von 100 bis 266 MHz (FSB 400 bis FSB 1066), jedoch wird er immer wieder gerne, wenn auch falsch, als 400 bis 1.066 "MHz" FSB bezeichnet (auch Marketing-MHz genannt). Ein ähnliches Verfahren beim FSB setzt AMD beim Sockel A ein: Dort läuft der FSB im DDR-Verfahren (Double Data Rate = zweifache Datenrate) und überträgt zwei Datenpakete pro Taktsignal. Auch hier entstanden oft aus echten 100 bis 200 MHz FSB (FSB 200 bis FSB 400) falsche 200 bis 400 "MHz" FSB (wiederum Marketing-MHz). Bei älteren Computersystemen wie Sockel 7, Sockel 370 oder älter läuft der FSB im SDR-Verfahren (Single Data Rate = einfache Datenrate) und überträgt ein Datenpaket pro Taktsignal. Eine Angabe wie FSB 100 bezeichnet dort auch immer die Taktfrequenz vom FSB in MHz (hier 100 MHz).

DDR "Doublepumped" FSB beim Sockel A (AMD)

- 100 MHz = FSB 200
- 133 MHz = FSB 266
- 166 MHZ = FSB 333
- 200 MHz = FSB 400

QDR "Quadpumped" FSB beim Pentium 4 und -M (Intel)

- 100 MHz = FSB 400
- 133 MHz = FSB 533
- 200 MHz = FSB 800
- 266 MHz = FSB 1066 Kategorie:Bussystem

Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory

DDR-SDRAM („Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory“) ist ein Typ des Arbeitsspeichers in PCs.

Arbeitsweise

Spezifikation für Speicherbausteine

Spezifikation für Speichermodule

Weiterentwicklungen

DDR2-SDRAM und DDR3-SDRAM sind Weiterentwicklungen dieses Konzeptes bei denen statt mit einem Zweifach-Prefetch, mit einem Vierfach- bzw. Achtfach-Prefetch gearbeitet wird.

DDR2-SDRAM

DDR2-Varianten

- ² = Geschwindigkeit der Anbindung an den Speichercontroller von CPU oder Mainboard
- ³ = Effektiver Takt im Vergleich zu SDR-SDRAM