Beispiel heutiger Mikrocontoller und Mikroprozessoren

Grundlagen der Rechnerarchitektur ‐ Einführung 54

Mikroprozessoren Mikrocontroller

Architektur Typ Ursprüngliche Spezifikationdurch

Beispiel weiterer Hersteller

x86  (beinhaltet Pentium und co.)

CISC Intel AMD

PowerPC RISC Motorola, IBM, Apple

Sun SPARC RISC Sun Fujitsu, Texas Instruments

MIPS RISC MIPS Technologies

Hitachi SuperH RISC Hitachi

ARM RISC ARM  Limited

68k CISC Motorola 

TMS320 Texas Instruments 

Architektur Herteller

MCS‐51 Intel

H8 RenesasTechnologies

Z8 Zilog

PIC MicrochipTechnology

68HC08 Freescale(ehemals Motorola)

AVR Atmel

MSP430 Texas Instruments

Embedded

Trends

Grundlagen der Rechnerarchitektur ‐ Einführung 55

Moore‘s Law

Grundlagen der Rechnerarchitektur ‐ Einführung 56Bildquelle: en.wikipedia.org/wiki/Moores_law

Single‐Prozessor‐Performance

Grundlagen der Rechnerarchitektur ‐ Einführung 57

Move to multi-processor

Bildquelle: David A. Patterson und John L. Hennessy. “Computer Architecture”. 5th Edition, 2012

Die Power‐Wall

Grundlagen der Rechnerarchitektur ‐ Einführung 58

Leistungsverlust P in Abhängigkeit von Spannung U und Taktfrequenz f:

Bildquelle: David A. Patterson und John L. Hennessy, „Computer Organization and Design“, Fourth Edition, 2012

Alte Verkaufszahlen: Prozessoren

Grundlagen der Rechnerarchitektur ‐ Einführung 59

Anzahl verkaufter Prozessoren (embedded, ≥ 32 bit) bzw. Systeme (desktop, server)

Bildquelle: David A. Patterson und John L. Hennessy. “Computer Organization And Design”. 3rd Edition

Alte Verkaufszahlen: ISAs

Grundlagen der Rechnerarchitektur ‐ Einführung 60

ca. 80% davonfür Mobiltelefone

Anzahl verkaufter Prozessoren (≥ 32 bit)

Bildquelle: David A. Patterson und John L. Hennessy. “Computer Organization And Design”. 3rd Edition

Zusammenfassung und Literatur

Grundlagen der Rechnerarchitektur ‐ Einführung 61

Zusammenfassung• Computer‐Architektur beinhaltet

– Instruction‐Set‐Architektur– Rechnerorganisation/Mikroarchitektur– Hardware

• ISA als Schnittstelle zwischen Hard‐ und Software• Performance ist abhängig vom Produkt der Einzelfaktoren:

– Instruction‐Count– CPI– Clock‐Cycles

• Leistungsverbrauch ist heute ein wesentlicher limitierender Faktor

• Ausblick: wesentliche Performanceverbesserungen durch– Parallelität– Caching

Grundlagen der Rechnerarchitektur ‐ Einführung 62

Literatur[PattersonHennessy2012] David A. Patterson und John L. Hennessy, 

„Computer Organization and Design“, Fourth Edition, 20121.1 Introduction1.2 Below Your Program1.3 Under the Covers1.4 Performance1.5 The Power Wall1.7 Real Stuff: Manufacturing and Benchmarking the AMD Opteron X41.8 Fallacies and Pitfalls1.9 Concluding Remarks

[HennessyPatterson2012] John L. Hennessy und David A. Patterson, „Computer Architecture“, Fifth Edition, 20121.1 Introduction1.2 Classes of Computers

[Tanenbaum2006] Andrew S Tanenbaum, „Structured Computer Organization“, Fifth Edition, 20061.1.2 Contemporary Multilevel Machines1.2 Milestones in Computer Architecture

Grundlagen der Rechnerarchitektur ‐ Einführung 63