133 Mhz


133Mhz war lange Zeit eine etablierte Taktfrequenz und ist auch heute noch oft zu lesen wenn es um Speicher etc. geht. Aber: Wofür steht eigentlich die Taktangabe bei Prozessoren?

http://www.pc-erfahrung.de/hardware/prozessor/cpu-prozessortakt.html
http://www.cpu-galaxy.at/CPU/Intel%20CPU/CPU%20Intel.htm

Bild: Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=199802

 

 

#133 Mhz

Ich hatte ja neulich schon mal eine Opa-erzählt-von-Krieg-Episode aufgenommen und über meinen ersten Computer geredet und darüber, dass 128 KB Arbeitsspeicher echt ‘ne Menge waren. Tja. Und heute gehen wir mal einen Schritt weiter. Denn: Nach meinem Home-Computer kam mein erster PC. Und mein Vater, der machte damals auch klar, dass ich mich mit Programmierung und nicht mit Computerspielen beschäftige. Weil: Während meine Klassenkameraden alle einen Amiga oder einen Atari ST ihr eigen nannten und den ganzen Tag gezockt haben, bekam ich – in bester Absicht natürlich und ohne das wirklich komplett durchdacht zu haben – einen PC geschenkt – einen Schneider Euro PC mit unglaublichen 7,15 Mhz Taktfrequenz. Und Schwarz-Weiß-Grafik. Und ohne Spiele. Das war ja ein Arbeitsgerät damals.

Tja. Und dann ging es rasant aufwärts. Ich habe zu der Zeit praktisch alle halbe Jahr mir irgendwas neues für meinen Computer gekauft und in schneller Abfolge hatte ich dann irgendwann einen 286er, einen 486er, einen Pentium. Und beim Pentium sind wir dann auch an der Stelle angekommen, an der ich unglaubliche 133 Mhz Taktfrequenz hatte. Und das war lange Zeit praktisch der defacto Standard, den man ziemlich oft vorgefunden hat.

Und was ist das jetzt eigentlich – eine Taktfrequenz? Das ist vielleicht mal die allererste interessante Frage. Wir reden ja bei diesen Taktfrequenzen oft vom Hauptprozessor. Und der Hauptprozessor, der berechnet Dinge. Im allereinfachsten Fall kann der mit Nullen und Einsen Operationen durchführen. Operationen sind dann eben zum Beispiel Addieren oder nach links oder rechts schieben oder von irgendwo nach irgendwo schieben usw.

Diese Nullen und Einsen nun, die werden mit Strom oder Nicht-Strom dargestellt. So ein Prozessor führt jetzt also solche Arbeitsschritte durch und jede dieser Arbeitsschritte ist ein Takt. Und weil ja in einem solchen Takt eben Nullen und Einsen, sprich Strom oder Nicht-Strom verarbeitet werden als Signal, kann man sagen: Ein Takt ist eine solche Spannungsschwingung. Je mehr Schwingungen pro Sekunde, desto schneller oder höher getaktet ist der Prozessor.

Und was sind jetzt unsere typischen großen Angaben – sowas wie 3,2 Ghz usw? Gehen wir es mal Schritt für Schritt durch: 1 hz ist eine Schwingung pro Sekunde. 1 Khz sind damit 1.000 Schwingungen pro Sekunde. 1 Mhz sind 1 Millionen Schwingungen pro Sekunde und ein Ghz schwingt dann 1 Milliarde Mal pro Sekunde.

In einem modernen Computer ist ja normalerweise nicht nur ein Prozessor drin. Das was wir CPU nennen, ist einfach nur der Hauptrechner, aber es gibt eine ganze Menge anderer Prozessoren, die auch mit Daten versorgt werden und die Daten müssen natürlich irgendwo hin transportiert werden. Das heißt, es gibt – nennen wir es mal – Leitungen, durch die, diese Daten hindurch müssen. Und diese Leitungen geben im Endeffekt an, wie schnell alles schwingen kann. Denn diese Leitungen, auch als BUS bezeichnet, haben eben auch einen Takt, mit dem diese Daten hindurch geschoben werden. Und es ist diese Geschwindigkeit dieser BUSSE, die im Endeffekt aussteuert, wie schnell denn nun ein Prozessor laufen kann. Und deswegen muss eben so ein Prozessor immer zu der Platine auf die er aufgesetzt wird, dazu passen.

Schnellere Taktung? Wir wissen: Schnellere Spannungsschwankung – sozusagen – erzeugt damit auch immer größere Hitze und hat damit auch zusätzliche Herausforderungen. Die meisten Prozessoren sind auf eine maximale Taktung hin getestet. Wenn man sie also zu schnell und zu heiß laufen lässt, kommt es dann oft zu allen möglichen Fehlsituationen und der Computer stürzt ab.

Tja. Und bei 133 Mhz könnte man auch ganz genau ausrechnen, welche Datenmengen dieser Prozessor denn nun pro Sekunde verarbeiten kann. Mhz steht ja für Millionen Hertz und der besagte Pentium mit 133 Mhz war damals ein 32 Bit Prozessor. Das heißt, er konnte 32 Bit auf einmal entgegennehmen pro Takt. Unsere Rechnung sieht also wie folgt aus: 133 Millionen mal 32. Das macht dann 4.256 Millionen Bits pro Sekunde. Rechnet man das um, dann sind das ungefähr 507 MB pro Sekunde. Und das war damals echt beeindruckend. Natürlich nicht mehr, wenn man es mit heutigen Rechnern vergleicht. 3,2 Ghz im Hauptprozessor verteilt auf 4 Kerne, die munter vor sich hin werkeln. Da geht dann schon mal was.

Und warum gerade 133 Mhz so lange eine typische Größenordnung für die Taktung von Prozessoren war – ich habe keine Ahnung! Aber wenn Du Ahnung hast, dann freue ich mich schon mal riesig über Deinen erklärenden Kommentar!

Bis bald.

3 comments for “133 Mhz

  1. Februar 25, 2016 at 12:04 pm

    a) Takt * Bus-Breite (“32Bit”) ergibt nicht wirklich die Menge der Verarbeitbaren Daten, das ist deutlich komplizierter. Daher ist ein 64bit-Rechner auch nicht doppelt so schnell wie ein 32bit-Rechner mit der selben Taktfrequenz (oft sogar eher langsamer)

    b) 133Mhz war eher zufällig eine Frequenz die von vielen verbreiteten Modellen verwendet wurde. Der “kleinste” Pentium mit MMX (erweiterter Befehlssatz, sehr wichtiges Feature) lief also z.B. auf dieser Frequenz und war billiger als andere mit dieser Funktion. Der ältere Pentium konnte das auch und war halt die teuerere Version der vorherigen Technologiestufe.
    Beim 486er war 33mhz der typische Bustakt und mit einem ziemlich hohen Multiplikator von 4 kommt man da auch hin (was aber nur AMD mit seinem Am5x86 wirklich getan hat).

    • Dirk
      Februar 25, 2016 at 12:06 pm

      Danke für die Aufklärung!
      Ja, der Bustakt sagt erst mal nur aus wie schnell die Daten an den Prozessor “angeliefert” werden können, ich habe vereinfacht 😉

      • Februar 1, 2017 at 11:23 am

        weil ich es gerade zufällig nochmal gesehen habe…

        Hier noch ein paar Anmerkungen was denn genau falsch war:
        vor allem ist der “Bustakt” beim P1 halt nicht gleich jener magischen 133MHz gewesen, sondern eben jener wert VOR Multiplikation mit dem Multiplikator, also den Takt des FSB (https://de.wikipedia.org/wiki/Front_Side_Bus)

        Der Prozessor selbst arbeitet halt mit einer höheren Taktfrequenz als seine Anbindung nach außen. Das bedeutet dass deine Rechnung dann eher 66MHz*32Bit lauten müsste.

        Und dann ist ein CPU-Takt halt auch nicht gleich einer Instruktion. Diese Übersetzung fing erst mit 486 und Pentium langsam an zu stimmen, davor haben die meisten Operationen mehrere Taktzyklen gebraucht. Also eine Wurzel zu ziehen beispielsweise 8 Zyklen, während eine Subtraktion fast immer in einem Zyklus durchgeführt werden konnte.

        Ab 486 waren dann die “meisten” Operationen soweit optimiert dass zumindest die Grundrechenarten und Verschiebeoperationen in einem Zyklus abgearbeitet werden konnten.

        MMX (also der neue Befehlssatz der ebenfalls mit einer dieser 133MHz-CPUs erhältlich wurde) macht das noch wirrer. MMX ist ein neuer Befehlssatz gewesen, mit der Befehle auf mehrere Register gleichzeitig anwendbar wurden. Man könnte also beispielsweise gleichzeitig in einem Takt auf 8 Adressen überall den selben Wert addieren oder aus 4 Registern jeweils die Wurzel ziehen.

        Das ist für Multimedia-Zeugs unglaublich praktisch, z.B. kann man damit für jedes Pixel eines Bildes deutlich schneller die Helligkeit anheben, weil man nicht jedes Pixel einzeln berechnen muss.

        Die richtige Antwort ist also: die Verarbeitung der Daten erfolgt gleichzeitig um Größenordnungen langsamer UND schneller als das Ergebnis deiner Rechnung denken lassen würde, abhängig davon was man berechnet.

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