Veröffentlicht am: 10.06.2003 09:35:36
Am 8. Juni 1978 begann der Aufstieg Intels mit dem 8086-Mikroprozessor. Er wurde im ersten IBM-PC eingesetzt. Nun sind 25 Jahre vergangen und die Schwelle von einer Milliarde ausgelieferter Prozessoren sogar schon überschritten.
"Schön, aber wozu ist das Ding gut?" - das, so heißt es, war der Kommentar eines Ingenieurs in IBMs Forschungsabteilung, die 1968 an einer bahnbrechenden Entwicklung arbeitete - einem Mikrochip. 10 Jahre später stellte die Firma Intel eine Prozessor-Architektur vor, die bis heute Grundlage nahezu aller Prozessoren bildet. In diesen Tagen feiert Intel nun die 25 Jahre dauernde Erfolgsgeschichte der x86-Architektur.
Doch bis zur Vorstellung der ersten 8086 CPU stand Intel ein schwerer Weg bevor. Nachdem man 1969 den ersten marktreifen Mikrochip entwickelt hatte - der mit 108 kHz getaktete Intel 4004, ein 4-Bit Prozessor auf dem immerhin 2300 Transistoren ihre Arbeit verrichteten - war der Druck der Konkurrenz groß. 1974 stellte nicht nur Intel einen 8-Bit Nachfolger, den Intel 8008, vor - auch Motorola konterte mit einem gleichwertigen Model. Im Jahr darauf stellten die Firmen AMD und Zilog zwei weitere Mitbewerber vor, die teilweise schneller als Intels Entwicklung waren und sich auch besser verkauften.1976 gründeten Steven Jobs und Stephen Wozniak ihre Erfolgsfirma Apple. Mit dem in einer Garage entwickelten Apple I schafften die beiden den Sprung auf den Markt und gingen an die Börse um dem Apple II, in dem eine Motorola CPU steckte, nach nur einem Jahr fast 800.000 Dollar Umsatz zu machen.
Intel arbeitete wärhenddessen weiter an seinen 8-Bit Modellen und vereinte im 8085 erstmals Taktgenerator und Bus Controller auf einem Chip. Der mit 6 MHz getaktete Prozessor war Teil des Marsrovers Pathfinder, der 1997 den roten Planeten erreichte und erste Bilder von der Oberfläche zur Erde sendete.
Am 8. Juni 1978 war es dann soweit - mit 29 000 Transitoren, einer Taktfrequenz von 4.77 MHz und mindestens 300 000 Operationen pro Sekunde führte Intel den ersten 16 Bit Prozessor ein. Der 8086 sollte die Erfolgsgeschichte des Konzerns einleiten. Hersteller wie AMD, IBM, NEC und Siemens erhielten Lizenzen zum Nachbau und zur Weiterentwicklung der CPU. Zwar arbeitete Motorola weiter an einer eigenen Architektur die leistungsfähiger war als Intels Lösung, doch man litt dort unter Lieferschwierigkeiten. So entschied sich IBM 1981 für den Einsatz von Intels 8088, einer abgespeckten Version des 8086, und verbaute diesen in seinem Personal Computer. IBM - als Vorbild in der gesamten Branche - setzte mit seinen IBM-kompatiblen PCs einen Quasi-Standard dem zahlreiche Hersteller folgten. So wurde die x86 Architektur zur Basis nahezu jedes darauffolgenden Prozessors.
1983 folgte der 80286, der nun nach 3 Jahren Entwicklung den Leistungsstand der Motorola CPU erreichte. Zwei Jahre später wurde mit dem 80386, einem 32-Bit Prozessor mit inzwischen 275 000 Transistoren und bis zu 33 MHz Taktfrequenz, eine weitere Basis der heutigen Rechner vorgestellt. Mit vielen Neuerungen, die unter anderem Multitasking ermöglichten, wurde er vor allem für Windows wichtig.Nun war die CPU erstmals schneller als der Arbeitsspeicher des Rechners und man führte das Konzept des Caches ein. Ein zunächst extern auf dem Mainboard und später intern im Prozessor untergebrachter schneller Puffer, speicherte benötigte Daten zwischen und beschleunigte die Arbeit der CPU um ein Vielfaches. Bis heute ist dieses Konzept Grundlage für die Geschwindigkeit eines Prozessors. Nachdem 80486, der mit 1.2 Millionen Transistoren Taktraten von bis zu 100 MHz erreichte und als erster Prozessor einen Kühlkörper benötigte, stellte Intel 1993 seinen ersten Pentium vor.
Weil die Konkurrenz noch immer groß war, entschied man sich den bisherigen Nachahmern einen Strich durch die Rechnung zu machen und dem eigentlichen 80586 einen Namen zu geben, um diesen patentieren zu lassen. Die Pentium Modelle führten immer mehr Befehlssätze ein, mit denen man Berechnungen schneller durchführen konnte, und wurden so mehr als doppelt so schnell wie gleichgetaktete 486er.
Erst mit dem Pentium Pro, einem 5.5 Millionen Transistor starken und bis zu 375 MHz getakteten Prozessor traf Intel ein großer Rückschlag. Man hatte in Erwartung des neuen Windows 95 die Architektur voll und ganz auf die schnellere Verarbeitung von 32-Bit Code ausgelegt. Widererwarten war die Windows Version jedoch kein reines 32-Bit System, sondern noch voller veralteter 16-Bit Treiber und so brach die Leistung des Pentium Pro dramatisch ein. Zusätzlich war die Ausbeute bei der Produktion sehr gering. Erstmals wollte man den zweiten Speicherpuffer des Prozessors, den L2 Cache, direkt auf der CPU unterbringen, doch die Chips waren oft defekt.Trotz dieser Schwierigkeiten konnte der multiprozessorfähige Pentium Pro in den Servermarkt einziehen und man baute den damals größen Supercomputer ASCII Red aus 9000 der Pro CPUs, aus denen die späteren Nachfolger Pentium II und III entstanden.
Obwohl Intel inzwischen absoluter Marktführer war und die meisten Konkurrenten ausgespielt hatte, war es eine Forschungsgruppe von IBM die Anfang 1998 die magische 1 GHz Grenze durchbrach. Der experimentelle Prozessor bestand aus nur einer Millionen Transistoren, etwa soviel wie bei einem 486er. Man stieg von Alumium als Leitermaterial auf Kupfer um.
Weitere zwei Jahre dauerte es bis der erste 1000 MHz Prozessor auf den kommerziellen Markt kam. Doch Intel musste sich wieder mit dem zweiten Platz begüngen. Einer der wenigen übrigengebliebenen Konkurrenten, AMD, präsentierte im März 2000 seinen 1 GHz Athlon - Intel zog nur zwei Tage später mit seinem Pentium III nach. Die MHz Spirale drehte nun immer schneller und die Taktraten stiegen immer weiter in die Höhe. Mit seinem im November 2000 vorgestellten Pentium 4 knackte Intel 2001 die 2 GHz und 2002 schließlich die 3 GHz Grenze.Und noch immer entspricht die Grundlegenge Architektur der eines 18 Jahre alten 80386 Prozessors.
So hat sich x86 Konzept seit nunmehr 25 Jahren wie ein roter Faden durch den kommerziellen Computermarkt gezogen - doch ein Ende ist abzusehen.
Die neuen 64-Bitter - Intels Itanium und AMDs Opteron - müssen die alte x86 Architektur nun emulieren, um noch 'alten' 32-Bit Code ausführen zu können. Dabei besteht die Emulationseinheit des Itaniums aus gerade einmal 1.5 Millionen Transistoren - also etwas mehr als bei einem 80486. Gegenüber den 80386-kompatiblen Modellen, sind die 64-Bitter bis um den Faktor 2 schneller. Und trotzdem werden sich die x86er noch lange halten, denn erst wenn sich die passende Software - 64-Bit Windows und Anwendungssoftware - durchgesetzt hat, kann man wirklich von der neuen Architektur profitieren.
Als Übergang setzt AMD mit seinem Opteron im Gegensatz zu Intel auf eine vollwertige Emulationsschicht für 32-Bit Code, um auch alte Programme auf Athlon Niveau laufen zu lassen.
Nach eigenen Angaben hat Intel seit der Einführung des 8086 über eine Milliarde x86-Prozessoren ausgeliefert - bis zum Jahr 2007 sollen es noch einmal so viele werden.
Intel
AlexG