Entwicklung des Prozessors
Als Prozessoren entwickelt wurden, war der erste wichtige Parameter, der auf die Überlegenheit gegenüber früheren Modellen hinwies, die Kernfrequenz. Und jeder hat sich daran orientiert, dass der Computer einen Prozessor mit einer Frequenz von 1,8 GHz hatte, der nächste Prozessor hatte eine Frequenz von 2,5 GHz und so weiter, aber es kam eine Zeit, in der die Frequenz das Maximum des Prozessors erreicht wurde, das ist etwa 4 GHz und dann kam der Höhepunkt der Entwicklung. Eine Erhöhung der CPU-Frequenz war wegen der kritischen Stabilität der Rauschunterdrückung und der Instabilität des Prozessors nicht möglich.
Aber die Entwicklung bleibt nicht stehen, das Problem wurde gelöst, indem man die Leistung nicht durch Erhöhung der Frequenz des Kerns, sondern durch Erhöhung der Anzahl der Kerne steigerte, es erschienen Zwei-Kern-Prozessoren, dann 4-Kern, usw. Aber auch hier war die Erhöhung der Anzahl der Kerne mit einem Anstieg des Stromverbrauchs verbunden. Es erschienen Computer mit verschiedenen Arten von Kühlsystemen bis hin zu Wasserkühlkreisen. Aber jeder wusste, dass dies nicht der Ausweg war.
Wasserkühlung des Prozessors
Das Hauptziel der Prozessorhersteller war es, den Stromverbrauch und die Leistungsaufnahme zu reduzieren. Das Hauptkriterium ist die Dicke der Schicht, auf der die Halbleiterelemente (Transistoren, Widerstände) aufgebaut sind. Je dünner die Schicht ist, desto weniger Energie muss der Prozessor aufwenden. Daher verlief die Entwicklung der Prozessoren im Laufe der Jahre wie folgt: Die Technologie wurde verfeinert, die Dicke der Sputtering-Schicht wurde reduziert und der Stromverbrauch wurde entsprechend verringert.
Entwicklung der Prozessorgenerationen nach Jahren
3 Mikrometer – Zilog (Z80) 1979 Intel (Intel 8086). Legendäre Prozessoren setzten sich in der Unterhaltungselektronik und in Computern wie dem ersten Spectrum durch.
1,5 μm – 1982
0,8 μm – späte 1980er bis frühe 1990er Jahre
0,6 Mikrometer -1994-1995
0,35 Mikrometer (350 nm) – 1997
0,25 Mikrometer (250 nm) – 1998
0,18 Mikrometer (180 nm)- 1999
0,13 Mikrometer (130 nm) – 2000-2001
90 Mikrometer (90 nm) – 2002-2003
65 nm (0,065 nm) – 2004
50 nm (0,050 μm)- 2005
45 nm (0,045 μm) -2006-2007
32 nm (0,032 μm)- 2009-2010
28 nm (0,028 μm)-2010
20nm (0,020μm)-2009-2012
16 nm FinFET – 2015
14 nm (0,014 µm)-2015
10 nm (0,01 µm) – 2017.
7 nm – 2018
5 nm – 2019
3 nm – 2021
Nun wird der Prozessor nicht nur durch die Prozessorfrequenz, die Anzahl der Kerne, sowie die Chip-Fertigungstechnologie, wie z.B. 28 nm, charakterisiert.
Was die Prozessorleistung beeinflusst
Daraus folgt, dass für die Leistung des Prozessors nicht die Taktfrequenz, sondern die Anzahl der Rechenkerne ausschlaggebend ist, was zur Folge hat, dass z.B. Prozessoren mit der gleichen Taktfrequenz, aber unterschiedlichen Generationen völlig unterschiedliche Geschwindigkeiten aufweisen. Prozessoren werden auch mit gleitender Frequenz hergestellt, wenn der Prozessor nicht belastet ist, wird die Taktfrequenz reduziert. Wenn der Prozessor mit Berechnungen belastet wird, erhöht sich die Taktfrequenz.
