Innenleben eine Blackbox?

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Innenleben eine Blackbox?

Beitrag von Bootenks » Fr 02.Sep, 2005 20:16

Einleitung:

Der Computer kommuniziert, wie ihr wisst, auf digitaler Ebene, dass heisst er versteht dich nicht wenn du ihm anmaulst was er doch jetzt wieder für ein erbärmlichen Sch***** gemacht hat. Du stellst zwar einen Request, aber solange dein PC keine KI mit Analog -> Digital Converter besitzt, kann er dir leider keinen Response geben. *grins*

Man kann davon sprechen, dass der Computer eine eigene Sprache besitzt, welche vielleicht nicht sonderlich viel Zeichen besitzt (0 und 1), aber dennoch allein durch Low und High die ganzen Abläufe im Heimcomputer regelt. (Anmerkung: Low und High Bedeutung drehen sich bei negativen logischen Schaltungen natürlich um)

Was wir nun wissen?

Jegliche Aktionen werden im Computern mit 0 und 1 gesteuert. (quasi mit an und aus)

Irgendwie müssen ja die 1 oder 0 generiert, erzeugt und weitergeschickt, vor allem aber auch verstanden werden. Genau dafür sorgen kleine winzige Einheiten unter der Führung einer grösseren Einheit, der sogenannten CPU (central process unit). Ich habe natürlich viele Einheiten, wie die einzelnen Controller oder das BIOS oder allein schon die einzelnen Puffer oder Register, unterschlagen, aber die sind noch nicht von Nöten um das eigentlich Thema hier zu verstehen.

Wie genau machen diese Dinger das denn jetzt genau?

Spannung ist das Schlagwort. Man könnte es mit einem Lichschalter vergleichen, der an und aus geschalten wird. Im Inneren aber geht es natürlich viel viel kleiner von statten. Im Moment übernehmen viele kleine Transistoren (MOSFETs, Bipolartransistor, CMOS Inverter) im Nanobereich (glaube im Moment dürften wir bei 30nm sein) diese Aufgabe. Dabei spielt Zeit und Stromfluss eine bedeutene Rolle. Aus zwei grundlegenden Logikelemten (dem AND und dem OR) setzen sich alle benötigtigten Logikoperationen zusammen. [Anmerkung: EXOR, NOR, NAND, NOT, EXNOR]

AND: 2 + x (x [restliche Eingänge] kann grösser sein wenn mehrere parallel geschalten werden) High Eingänge führen nur zum High Ausgang

NAND: wie ein AND nur mit negiertem Ausgang, sprich bei 2 + x High Eingängen erhält man ein Low

OR: 1 einziger High Eingang reicht schon zum High Ausgang (nicht mit unserem Oder verwechseln! auch wenn 2 High Eingänge angelegt sind kommt ein High Ausgang raus)

NOR: negierte Logik des OR

EXOR: nur 1 Ausgang darf auf High sein damit ein High an den Ausgang geschalten wird

EXNOR: negierte Logik des XOR

NOT: negiert Eingang

Mit diesemn Schaltungen kann man Bedingungen setzen, die entweder erfüllt sein müssen oder nicht (negiert). So ungefähr dürft ihr euch das vorstellen.

Ein Hauptproblem im Moment überzieht die neuen Entwicklungsprojekte: Zwar werden die Transistoren immer kleiner, aber trotzdem "vermehren" sie sich schlagartig. Dies bedeutet einen immer ansteigenden Strombedarf, welcher natürlich sich auf unseren zartbeseiteten Portemonaie ungünstig auswirken würde. Mal schauen wie unsere Experten das lösen wollen... Ein anderes Problem ist die Wärmeentwicklung die sich Entwicklung um Entwicklung erhöht... Kühler brauchen auch Strom und sind irgendwann auch nicht mehr ganz so leise...

Anmerkung: Ich weiss ich bin nicht der begnadetste Tutor, aber ich hoffe, dass ich es zu mindest geschafft habe euch das ein bisschen näher zu bringen.

Wie ihr auch gemerkt habt geht es hier eigentlich nur um die Erzeugung... Auf die Übermittlung via Datenbus, Steuerbus, Adressbus bin ich noch nicht eingegangen. Auch die Verarbeitung mittels Prefetch-Queue, Adressierungsunit, Befehlsunit, Steuerunit, etc... in der CPU habe ich ausser acht gelassen. Ich hoffe aber dass ihr ein Tick Lust bekommen habt euch selber mal mit diesem Thema zu befassen. ^^ Ist echt riesig was da mit dem 8086 angefangen hat. Oo
Zuletzt geändert von Bootenks am Sa 03.Sep, 2005 09:02, insgesamt 1-mal geändert.
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Beitrag von AmigaLink » Sa 03.Sep, 2005 00:43

Ist echt riesig was da mit dem 8086 angefangen hat.
Da sagst du was! :)
Ist ein verdammt interessantes und umfassendes Thema und was du da, recht gut, erklärt hast, sollte man als regelmäßiger Computernutzer zumindest mal gehört haben. ;)
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Beitrag von oxpus » Sa 03.Sep, 2005 00:44

Wenn man bedenkt, daß zu Zeiten des 8086 ein Pentium 4 eine mittlere Mainframe darstellte, ist der Fortschritt eine gewaltige Leistung. In gerade mal weniger rund 25 Jahren, wohlgemerkt!
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Beitrag von AmigaLink » Sa 03.Sep, 2005 00:55

In gerade mal weniger rund 25 Jahren, wohlgemerkt!
Das wiederum ist etwas was mich ein wenig erschreckt. Stell dir nur mal vor was alles in weiteren 25 Jahren möglich sein könnte, wenn die Entwicklung so weiter geht! :eek:
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Beitrag von oxpus » Sa 03.Sep, 2005 01:05

Besser nicht drüber nachdenken, sondern einfach geschehen lassen :(
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Beitrag von AmigaLink » Sa 03.Sep, 2005 01:10

Ganz meiner meinung! :)
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Beitrag von Bootenks » Sa 03.Sep, 2005 09:13

Der Geschwindigkeits- und Leistungswahn treibt die Forscher ja im Moment dazu via "Laserstrahlen" Daten von Punkt A zu Punkt B verlustfrei, schnell und wärmedämmend zu senden. Problem dabei ist aber das auch kleine Lichtpartikel erstmal (Photonen) erzeugt werden müssen und dann auch noch geregelt verschossen werden müssen. Ich weiss gar nicht ob die schon solch kleine "Busstations" ausgetüftelt haben, die eben auch den momentanen Leistungsdruck standhalten. Was allerdings immer wieder betont wird ist, dass die maximale Leistung des Rechners endlich ist. Irgendwann geht es nicht kleiner und schneller... Da hat die gute Physik was dagegen. Natürlich wird es aber noch eine ganze Weile dauern eh wir es ausgeschöpft haben. Ich denke mal man kann es mit der Worterstellung sdurch Chomsky Typ 1 vergleichen. Es ist ein endlicher Weg, aber das Land sieht man von hier trotzdem noch nicht.

Wie denkt ihr wie wird sich der PC erweitern?? Ich meine der neue G5 2,7 GHz getakte Power Mac zeigt ja immer wieder was wir im Moment schon erreicht haben. *grübbel*
Zuletzt geändert von Bootenks am Sa 03.Sep, 2005 09:14, insgesamt 1-mal geändert.
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