Ja, also willkommen zur zweiten Vorlesung der Rechnerstrukturen. Am Mittwoch,
ich sag mal, bin ich ja nun mit leerer Batterie quasi ausgelaufen,
beziehungsweise habe dann also aufgehört an der Stelle,
wo ich eigentlich noch ein bisschen motiviert hatte,
diese Sache jetzt mit dieser Übersetzungshierarchie,
nicht wo es ja darum geht, dass man sagt,
ich habe dieses A Samantic Gap,
das heißt also auf der einen Seite ganz oben sowas wie natürliche Sprache,
mit sehr viel Kontextwissen.
Auf der anderen Seite ganz unten, also auf dem,
was das wirklich auf dem Rechner ausgeführt wird, elementare,
sehr primitive Befehle.
Und dazwischen gibt es dann eben so eine Übersetzungshierarchie,
die das dann eben in mehreren Stufen macht.
Das kann dann eben entweder in Form eines Compilers sein,
wo dann eben quasi eine Sprache LANs beispielsweise dann eben übersetzt wird,
in elementare Befehle an der Sprache
Sowohl natürlich auf allermeister Ebene, die die letztendlich auch über Hardware noch ablaufen muss.
Oder das kann eben in Form eines Interpretations. Das muss so sein,
das Interpreters ablaufen, der dann quasi hier läuft und direkt die Sprache L1 interpretiert.
Und damit sowas, das war dann eben hier dieser Begriff der virtuellen Maschine,
da haben wir dann eben sowas wie eine virtuelle Maschine einer unteren Schicht darstellt.
Gut, das war dann die letzte Folie vom Mittwoch,
wo ich dann also im Prinzip nochmal so Jetzt die Unterteilung,
so in unterschiedliche Ebenen hatte,
wo dann im Prinzip jetzt hier, also einmal so softwareseitig,
ist das, was wir also typischerweise sehen.
Also Anwendungsebene, Assembler, Betriebssystemebene. Und dann also hier hardwareseitig,
sowas wie Rechnerarchitektur, dann eben wirklich nachher bis unten zu
irgendwelcher physikalischen Realisierung der ganzen als Schaltung.
Und das, womit wir uns jetzt also hier bei
der Rechnerarchitekt-Rechnerstrukturenvorlesung dann also irgendwo und noch beschäftigen werden,
geht dann
so ungefähr
Zwei Wochen dann damit los ist, dann also vielleicht noch so ein bisschen Logik-Ebene, Logik-Gatapulsche Ausdrücke. Gut,
hier ist dann dieses etwas abstrakte Bild von Fordalfolien,
also hier nochmal so ein bisschen mit Leben gefüllt,
wo man dann also im Prinzip nochmal Beispiele für solche Ebenen sieht,
wo dann eben wirklich gezeigt wird,
wie von einer problemeorientierten Sprache, was auch immer das ist,
also hier sein mag, dann eben über Übersetzungsmechanismus,
ich dann also quasi bei irgendwelchen Assemblerbefehlen lande,
die dann auch je nach Compiler und je nach Betriebssystemen in unterschiedlichen Formaten letztendlich dann wieder vorliegen und aussehen.
Dann habe ich dann eben darunter, dass die Betriebssystemmaschine,
wo ich dann eben spezifisch für ein Betriebssystem dann eben auch noch bestimmte Mechanismen habe,
die mir das dann quasi umsetzen, dann wirklich auf einen Befehlssatz,
der dann eben für eine bestimmte Hardware oder einen bestimmten Prozessor ist.
Und was dort dann eben noch zusätzliche Schicht mit reinkommen kann,
ist dann eben die sogenannte Mikroarchitektur,
darf man dann eben auch noch sagen, das,
was also ein Befehl eines Befehlssatzes,
es ist also beispielsweise von X86 Prozessor,
dass der dann eben intern auf der Hardware-Architektur dann eben auch noch in mehreren Schritten abgearbeitet wird.
Gut, wie ist das Ganze jetzt so ein bisschen in das Studium einzuordnen oder einzugliedern,
wenn ich diese Ebenen so sehe,
bei der Softwareentwicklung beziehungsweise bei Algorithmen und Datenstrukturen,
das ist eigentlich das,
wo dann also die Anwendungsebene entsprechend bedienen wird und
das ist dann natürlich auch der Schwerpunkt im Studium
Bei Grundlagen der Systemsoftware ist dann also noch so ein bisschen was zu Betriebssystemen mit dabei und alles andere zumindest rudimentär,
dass man so eine Vorstellung davon hat,
werde ich also jetzt noch versuchen, hier mit den Rechnerstrukturen abzudecken.
Gut, hier ist jetzt nochmal so ein bisschen Kotbeispiel, wie sowas dann eigentlich aussieht.
Also hiermit greife ich dann also deutlich vor auf das,
was dann nachher, also im Einzelnen dann später,
also im Zweifelsphase Mitte Dezember dann irgendwie losgehen wird,
wo man dann eben wirklich sieht,
ich habe hier als Anwendungsebene jetzt also wirklich meinen Quellcode in diesem Fall,
also irgendwie so ein kleines C-Programm, das klassische HelloWorld-Beispiel.
Das kann man dann eben entsprechend assemblieren in Assembler-Code,
beziehungsweise den entsprechenden Objektcode,
der dann also auch geladen werden kann oder ich übersetze das dann also leicht zum Programm und das,
was da dann rausfällt, wäre dann eben so was wie,
also hier so ein Beispiel für Assemblercode,
das sind also jetzt quasi alles, was diese Links aufgezielt ist,
wären dann eben wirklich die Befehle für einen X-86-Essembler denen dann also die Hardware verstehen würde.
Objektcode, das ist dann also das, was dann nachher
auch noch mit ein bisschen Umwandlung nachher wirklich im Speicher landet und das ausführbare Programm bildet.
Das sind dann also wirklich nur Muster aus Nullen und Einsen,
die auch nur nochmal vorgegriffen,
also müssen sie jetzt also noch nicht gleich erschreckt sein,
wenn ich da jetzt schon irgendwelche Begriffe habe oder so.
Nicht das Ganze ist jetzt hier exalizimal kodiert, das heißt,
jede diesen Gruppen hier entspricht, dann 16 Bit.
Und im Prinzip sind das, sind das dann eben hier
wirklich immer nur entsprechend viele Nullen und Einsen und die ist hier vorne,
was man, wie man hier sieht,
also quasi mehr oder minder raufgezählt wird, ist dann also sowas wie eine Speicheradresse.
Dann gibt es nur noch den umgekehrten Fall, das nennt sich dann Disassemblieren,
das ist dann eine Möglichkeit mit Befehlen quasi aus Zoom für den Menschen sehr gut sicht,
lesbaren Code, zumindest wieder Assembler Code zu machen,
dass man da dann eben auch quasi zurückgucken konnten,
was sich dort passiert,
beziehungsweise was dann vielleicht also irgendwo aus dem Assembler rausgekommen ist.
Und hier wäre dann eben letztendlich dann also auch das eigentliche Maschinenprogramm,
was man dann also irgendwo ausführen könnte. Wie gesagt,
die einzelnen Befehle, wie man sowas macht,
so dann auch nochmal als Beispiel rein praktisch vorgestellt,
das wird alles dann deutlich später folgen.
Nicht dieses hier ist jetzt erst nur nur so ein bisschen,
um zu sehen, wie da jetzt,
also die unterschiedlichen Ebenen vielleicht auch mal rein praktisch dann aussehen
Gut, auch nur ein Begriff, ich hatte ja schon gesagt,
also man kann bei diesem Interpretationsmechanismus ja auch mal sagen,
dass ich für eine Sprache,
wenn ich eben so einen Interpreter habe und dort war es meine Befehle ausführe,
dass das Ganze dann sowas wie eine virtuelle Maschine bildet.
Das heißt, für die Ausführung dieser Befehle unterscheidet sich das
eben nicht von irgendwelcher Hardware, die eigentlich da drunter ist.
Dadurch kann man letztendlich sagen, dass dieses Programm,
was den Interpreter bildet, genau das Gleiche leistet,
wie eigentlich irgendwie die Hardware, die dann eine Ebene da drunter liegt.
Deswegen kann man dann eben zu dieser Aussage kommen,
die eine Frau Lenz getroffen hat,
dass Hardware und Software eigentlich von der Funktionalität her gesehen,
logisch Äquivalent sind,
beziehungsweise sie hat dann eben diesen Satz geprägt und ist in
dem Tarnenbaum immer am Anfang zitiert
Hardware is just Patrified Software. Für uns hat das dann auch immer noch zufolge,
dass man jetzt sagen kann,
wenn irgendwas implementiert oder irgendwas gemacht werden soll, ist es letztendlich egal,
also ob ich eine Hardware oder eine Software-Realisierung mache,
was man, oder wie man also das Problem später wirklich angeht,
ist dann also von vielen Randbedingungen, Faktoren abhängig,
das können also irgendwelche ökonomischen Faktoren sein, also Kosten,
das kann dann sein, wie sieht das mit der Performance aus,
wie sieht das mit der Zuverlässigkeit aus,
wie häufig muss ich dort vielleicht irgendwelche Änderungen einpflegen,
wie sicher ist das Ganze dann in der,
oder soll das dann also entsprechend später sein,
nicht aber letztendlich kann ich immer sagen, für alles,
was ich also auch als Programm oder als Algorithmus jetzt drunter schreibe, kann ich auch genauso gut irgendwelche Spezial-Hardware bauen.
Macht man in vielen Fällen einfach nicht, weil man sagt,
na gut, das ist also ein Programm,
was also eine relativ kurze Lebensdauer hat,
da lohnt sich das nicht und dann nehme ich einfach einen Universalprozess und übersetzt das und lasse das Programm drauflaufen,
nicht, aber wenn ich jetzt eben sage,
ich habe eine besondere Aufgabenstellung,
die zum Beispiel sehr hohe Anforderungen hat,
in Richtung auf beispielsweise Datendurchsatz oder wo es also an bestimmte Sicherheitsrelevante Sachen geht,
dann nimmt man jetzt also quasi keinen Standardprozessor und irgendwie eine Software,
die draufläuft,
sondern dann baut man also quasi anstatt der Software dann eben wirklich Spezial-Hardware,
die genau das macht,
nicht also im Bereich Kryptographie wird sowas teilweise gemacht bzw. benötigt und bei anderen Sicherheitsrelevanten Sachen aus?
Gut, dann möchte ich jetzt noch mal auf das,
das ist das sogenannte, ... ... von Konzept eingehen,
ist abgez, also auch schon irgendwo in der Schule Informatik oder sonst irgendwo schon mal gehört haben.
Also die Grundidee ist eigentlich folgende, die Herren,
die Herren, Morglied, Eckhardt und John von Norman,
1945 postuliert, dass man sagt,
also ich entwickle sowas wie eine Art abstrakter Maschine,
die eben ein, in Anführungszeichen, minimalen Hardware-Aufwand hat.
Das heißt, ich habe da ein System aus Prozessoren speichern,
irgendwelchen Peripheriegeräten und auf dieser Maschine kann ich jetzt eben
alle meine Probleme lösen
Und das Problem wird eben dadurch beschrieben, dass sich das quasi in ein Programm bringe,
was dann eben als ausführbarer Speicherinhalt auf dieser Maschine zur Ausführung kommt.
Das ist für uns eigentlich trivial. Das ist also das,
wo wir sagen, ja, Computer weiß man doch.
Zu der Zeit muss man sagen, war das also wirklich bahnbrechend,
revolutionär, weil da war es eben wirklich so,
dass man noch gesagt hat,
also für eine bestimmte Aufgabenstellung wird dann eben auch eine bestimmte Hardware gebaut,
die genau diese eine Aufgabenstellung gelöst hat.
Ich habe also nachher auch noch so diverse Folien,
wo dann auch quasi historisch jetzt, also irgendwelche,
Anführungszeichen, allerersten Computer oder irgendwelche Rechenmaschinen aufgebaut sind.
Und da war es eben so, dass eben für,
was weiß ich, irgendwelche statischen Berechnungen oder für irgendwie
die Auswertung von Volkszählung eben irgendwelche millionenschweren Geräte gebaut werden,
die nur genau diese eine Aufgabe lösen konnten.
Und eben die Idee zu sagen, okay, ich habe nur ein generelles Konzept,
ich habe mein Programm, ich kann das irgendwie umprogrammieren.
Das ist eben letztendlich nur. Gut, dann ist noch
entscheidend in einem von Neumann-Konzept, dass man eben sagt,
Ich habe einen gemeinsamen Speicher für Daten und Programme.
Der ist irgendwie fortlaufend adressiert. Und prinzipiell wird erstmal
nicht zwischen Programmen und Daten unterschieden. Das heißt also,
Programme können sowohl wie Daten manipuliert werden. Andererseits kann ich eben auch sagen, dass Daten in dem Sinne als Programm ausgeführt wird. Das war eigentlich erstmal die Grundidee des von Neumann-Konzepts. Inzwischen sagt man natürlich,
also ich habe eigentlich gerade irgendwo eine,
möchte eine strikte Trennung zwischen dem haben, was also Programm ist,
was also ausführbarer Code ist und dem, was also irgendwelche Daten sind,
also dieser Informationen, mit denen ich rechne,
und alles, was letztendlich in Form von Schadsoftware,
wie in Programmierung oder wie auch immer ist,
ist eben genau, dass man sich Tricks überlegt und Mechanismen einbaut,
um genau diese Trennung zu überwinden und eben zu sagen,
ich lege meine Programmdaten irgendwo hin und sorge anschließend dafür,
dass der Prozessor diese Daten, eine Folge von Null und Einsen, auf einmal nicht mehr als eine Zahl interpretiert, sondern als einen Prozessorbefehl und dann zur Ausführung bringt.
Und dann wird quasi aus diesem Daten ausführbares Programm. Aber wie gesagt,
beim Grundprinzip von Neumann gibt es da eben keine Trennung,
beziehungsweise in der Anfang oder am Anfang der Computergeschichte war es eben auch so,
weil damals die Rechner natürlich, also sagen wir mal,
sehr stark limitiert waren, also auch gerade hinsichtlich sehr Speichergröße und so weiter,
dass man dann eben auch sehr viel mit ich sag mal so,
selbst modifizierenden Programmen gemacht hat.
Das heißt also, wo sich die Programme zur Laufzeit selber
umkodiert haben und man dadurch dann also mit weniger Programmcode im Speicher auskam.
Gut, grafisch sieht das Ganze dann eigentlich immer so aus,
dass man sagt, ich habe eben diese fünf zentralen Komponenten.
Ich habe hier also irgendwie sowas,
was ich also erstmal Prozessor nenne, da,
der besteht aus zwei Grundeinheiten, nämlich also einmal etwas,
was ich Steuer, sagen wir mal etwas,
was ich Frechenwerk nenne. Steuerwerk ist dafür verantwortlich,
quasi die Programminformation aus diesem Speicher zu holen und zu interpretieren.
Das Rechenwerk ist ihm dafür verantwortlich, die Daten aus
dem Speicher zu holen und darauf irgendwie was zu rechnen.
Nicht zusätzlich gibt es dann eben noch Ein- und Ausgabeeinheiten und
wie gesagt, der Speicher ist dann letztendlich gemeinsam genutzt.
Und rein technisch ist das Ganze dann in der Regel nicht
wie jetzt hier mit irgendwelchen 1 zu 1 Leitungen verbunden,
sondern vom Prinzip her dann erstmal so ein Bussystem.
Gut, Hier hatte ich ja schon gesagt, also Prozessor,
das, was man so als CBU kennt,
ist eigentlich dann eben eine Zusammenfassung dieser beiden Teilen, Steuerwerk und Operationswerk.
Hier auch nur noch mal kurz benannt,
weil das dann also später auch öfter dann immer noch mal auftauchen wird im Steuerwerk,
hat man halt in der Regel mindestens zwei zentrale Register.
Einmal ein Befehlszähler oder auch Program-Counter dann im Englischen oder PC
dann abgekürzt und einmal Befehlsregister,
mit dem Befehlszähler sage ich jetzt quasi,
von welcher sparlicher Adresse
ich mit den nächsten Befehl holen möchte
Der wird dann geholt, landet im Befehlsregister. Dort wurde
dann eben entsprechend interpretiert, als, was weiß ich,
nehme den Wert und addiere das und das hinzu.
Und das Ganze findet dann eben in diesem Operationswerk statt,
wo dann eben die eigentliche Recheneinheit ist,
also eine ALU-Arris mit Technologic Unit.
Und dann noch eins oder mehrere Universalregister, typischerweise,
das natürlich als einfach doch schon irgendwie etwas größere Anzahlen an Registern,
die man da dann eben
auch nochmal hat
Gut, dann habe ich eben den Speicher, der Speicher muss nicht nur,
oder nicht zwingend, jetzt nur schreibt Lesespeicher sein,
sondern der Speicher kann auch als Rom-Read-Only-Memory nur lesbar sein.
Dort würden dann eben beispielsweise irgendwelche Informationen sitzen,
die entweder sowas wie Standardprogramm, Betriebssystem oder irgendwelche Prozesszustände ablegen,
wenn ich also jetzt zum Beispiel gerade irgendwie eingebettete Systeme habe und ich sage,
ich habe also die Steuerung von der Waschmaschine,
Und dann soll die Steuerung von der Waschmaschine eben auch nur genau das tun.
Und dann brauche ich, also jetzt nicht zwingend die Möglichkeit,
das Programm auszutauschen, sondern kann das dann auch wirklich einmal fest irgendwo reinprogrammieren in so einen nur Lesespeicher.
Gut, externe Speichermedien fallen da dann im Prinzip dann auch
noch mit rein, dann eben irgendwelche Peripheriegeräte. Gut, hier,
auch ein historisches Bild, sieht man also nochmal dann,
hier auf der linken Seite, John von Neumann vor zum alten Computer,
den er dann mitentwickelt hat, dieser S-Maschine,
der dann im Prinzip, sagen wir mal,
so der erste in Anführungszeichen von Neumann-Rechner war.
Gut, dieses Grundprinzip ist von Neumann, Rechners,
das ist etwas, was sie dann auch im Rechnerstrukturenpraktikum deutlich kennenlernen werden.
Und zwar wird dort dann als ein Beispiel unter anderem dann eben
auch immer eine oder ein entsprechendes Java-Programm, beziehungsweise ein Simulator eingesetzt.
Den, also mein Kollege, Norman Hendrich dann auch mitgemacht hat,
wo es dann darum geht, im Prinzip so einen minimalen von Neumann-Rechner zu implementieren,
heißt dann abgekürzt, mal prima, Primitive Machine.
Nicht da habe ich dann eben einen entsprechend,
wenn auch sehr kleinen Hauptspeicher, dann eben ein paar Register,
wo ich dann eben sowas habe wie diesen Programm-Counter, Befehlsregister,
ein zusätzliches Adressregister und dann eben noch so ein Rechenregister Operationswerk,
eine Alu für ein paar einfache Operationen und eben einen sehr einfachen Befehlsatz.
Und das Ganze gibt es dann eben letztendlich als interaktive Demo
bzw. Java-Applet, was man laufen lassen kann.
Und beziehungsweise dann als zweites Modell dann eben noch als so eine Art Instruction-Set-Simulator. Gut,
das Ganze, also ich greife jetzt schon mal vor,
ich werde dann also spät im Laufe der Vorlesung dann also
nochmal ein bisschen genauer auf diese Simulationsumgebung dieses Hades zurückkommen,
weil wir das dann also auch für einige Mehr Beispiele dann also auch noch nutzen werden.
Aber das Ganze ist dann im Prinzip,
also hier dann auch bei uns über die Webseite.
Ich habe da ja dann auch den entsprechenden Link mit drauf,
dann immer entsprechend verlinkt. Und da gibt es dann eben entsprechende Beispiele,
die man dann eben als Applet laufen lassen kann,
beziehungsweise über einen Webstart-Mechanismus dann über eine JavaVM direkt über einen Download-Mechanismus auf dem Rechner.
Gut, hier ist dieser Minimalaufbau quasi jetzt nochmal so allzu ein,
das Gematic, das heißt also Ein Blockschalt-Bild,
wo dann eben jetzt die unterschiedlichen Komponenten aufgezeigt miteinander verbunden sind.
Dieses hier wären dann eben jeweils die Befehlsregister, Adressregister,
Programmzähler und dieses Akkumulationsregister, dann eben eine Alu, Speicher,
Steuerwerk und diese Elemente sind dann multiplexer, also quasi Pfade,
mit denen ich eben irgendwelche Daten entweder von dem eingang oder von dem Maueingang zu dem Ausgang schalten kann.
Wir sind also auf diesem dieser Minimal-Hardware, kann man dann eben,
sagen wir mal, sehr schön das ablaufen lassen,
was dann auch als Befehlszyklus in diesem Fonneumann-Konzept drinsteht, dass man sagt,
wie wird jetzt eigentlich ein Befehl irgendwo auf solchen Hardwareeinheiten zur Ausführung gebracht?
Und da habe ich dann eben unterschiedliche Phasen, nämlich als erstes
sorge ich dafür, dass der Befehl quasi irgendwo geholt wird.
Das heißt, aus dem Außenspeicher,
beziehungsweise ich gehe immer gleich in die Folie rein,
aus dem Speicher dann eben in den Befehlszieler landet.
Das heißt, ich habe hier in diesem dein Befehl ist Register,
eine Befehlszähler habe ich quasi,
eine Speicheradresse von dieser Adresse lese ich eben ein Wort.
Das geht dann quasi hier über diese blaue Leitung in das Befehlsregister.
Das wäre dann eben dieser Teil Befehl holen. Nicht anschließend
in der nächsten Phase würde der Befehl dann dekodiert werden. Das heißt,
das, was da drin steht, also die Folge aus 001,
wird von dem Steuerwerk dann eben interpretiert,
als mache eine Addition mit den und den Operanten,
sorgt dann dafür,
dass also hier irgendwelche Steuerleitungen bestimmte Wehre annehmen und beispielsweise für die Alu und hier für irgendwelche multiplexe Eingänge eben genau sagen, was dort passieren soll.
Gleichzeitig kann man dann eben auch schon den Befehlszähler inkrementieren.
Das heißt, der zählt dann hier einen rauf,
damit dann in der nächsten Befehlsphase quasi der nächste Befehl aus dem Speicher hier gelesen werden kann.
Nicht, dann kommt eben die Phase, wo letztendlich hier
irgendwas gerechnet wird. Das heißt,
über so ein Abreissregister wird also ein Wort aus dem Rahmen
geholt und zusammen mit dem Inhalt aus diesem Akkumulationsregister in der Alu verknüpfte Inhard landet dann wieder in diesem Register.
Und abschließend kann dann also dieser Inhalt dann hier wieder unter irgendeiner Speicheradresse gespeichert werden.
Und im Prinzip sind dann, also je nachdem,
wie diese Datenpfade hier geschaltet sind, dann eben alle möglichen Arten von Befehlen, theoretisch machbar.
Das heißt also jetzt nicht nur irgendwelche Rechenbefehle oder eben Datentransfers von Speicher in Register,
beziehungsweise hier ein Akkumulator,
sondern dann kann dann eben auch sowas wie Sprünge machen,
indem ich dann eben sage, also der Wert aus diesem Register landet dann,
also je quasi den Befehlszähler und dadurch bin ich dann also unabhängig davon,
dass ich jetzt also nicht immer nur,
wie hier den Befehlszähler, um einen inkrementieren muss,
sondern also auch auf einmal einen Sprung auf irgendeine ganz andere Adresse machen kann.
Das ist also erstmal so grob die Art und Weise,
wie Computer nach diesem Verneuma-Prinzip Befehle abarbeiten.
Wie gesagt, zu den Einzelheiten, zu dem,
was ich jetzt auch hinter den Symbolen in den Skematics verbirgt,
werden wir dann im Laufe der Vorlesung noch kommen.
Ich denke mir dann so, dass sicherlich auch noch klarer,
also das heißt, von daher ist keine Angst,
wenn ich jetzt also hier eben schon irgendwie jemand überfahren haben soll.
Gut, zu dem Ganzen gibt es dann auch einen Simulator,
also auch das werden sie dann eben auch noch im Rechnerstruktur und Praktikum feststellen.
Eine Frage
Also die Frage war jetzt hier Peripheriegeräte,
also in diesem Prima gibt es dann ja also auch quasi das Eingabe sowas wie Wartens,
beziehungsweise es gibt dann also hier noch so ein Symbol,
das ist dann sowas wie ein Takt-Generator,
also wo ich dann eben sagen kann,
ich habe ein Takt-Signal, das ist mal null,
mal eins und damit kriege ich dann so einen periodischen Takt hin.
Also jetzt hier bei dem Teil oder diesem Modell
ist Debatten also sowas wie ein ganz einfacher Taster.
Aber man kann da auch andere Modelle dahinterlegen,
die dann
deutlich mehr können
Denken wir, das wären wir dann auch wirklich dann noch genauer sehen im sechsten Kapitel,
wenn das dann also nachher um die Logik und die Realisierung von Logikschaltung geht, dann wären wir also relativ viel, also auch mit dem Hades arbeiten.
Und das ist einmal also wirklich ein sehr nettes Werkzeug,
um gerade so auch wirklich mal selber interaktiv so ein bisschen was auszuprobieren und zu machen und dann also auch mal so ein bisschen spielerisch jetzt,
also mal hier an sowas ranzugehen,
weil sonst hat sowas natürlich immer so ein bisschen den Ruf,
dass man sagt, na gut, wenn ich sowas technisch realisiere,
es ist erstmal irgendwie relativ viel Hardware-Aufwand, man ist dabei,
also irgendwelche Teile auf irgendwelchen Platinen zusammenzustecken, mit irgendwelchen Leitungen zu verbinden,
was in der Regel dann doch nicht klappt, weil man irgendwo Wackelkontakte drin hat.
Und da muss man sagen, das ist einer der Vorteile in der Informatik, dass man da jetzt eben auch alles Mögliche simulieren kann. Und dann wird das quasi über so ein Simulationsprogramm entsprechend dargestellt. Gut,
dann habe ich jetzt hier zum Abschluss dieses Abschnitts dann nochmal so ein bisschen was zu Der Historie vom Computern,
also hier sieht man da also nochmal so ein bisschen Aufbausamkeit des ersten,
Anführungszeichen, Personal Computers, wenn ich das,
der berühmte IBM-PC, Anfang der 80er Jahre,
womit dann eigentlich, sagen wir mal, das,
was wir heute haben, nicht wo man sagt,
also ich habe hier irgendwie die geballte Rechenleistung von was weiß ich,
also irgendwo auf dem Schreibtisch oder in der Tasche drin stecken,
nicht womit das eigentlich seinen Anfang genommen hat,
weil also bis vorher war es eben wirklich so,
dass also irgendwie Computer,
mindestens irgendwelche fünfstelligen,
damals nachdem Marktbeträge gekostet haben und also dann irgendwie so wie Dimensionen eines besseren Kühlschranks taten.
Und das waren also der erste, der so ein bisschen klein ist.
Also auch hier sieht man noch so grob dieses Grundprinzip,
dass man sagt, ich habe jetzt CPU,
ich habe Speicher und dann eben für Ein- und Ausgabe
dann eben an diesem Bus hängen, dann irgendwelche Controller,
mit denen man dann eben unterschiedliche ein Ausgabegerät oder Zusatzkomponenten anschließen konnte.
Das Ganze wurde damals dann quasi immer noch über Wenn ich also jetzt hier irgendwelche anderen Sachen drin haben wollte,
dann eben noch über Einsteckkarten gelöst, nicht wo man dann eben,
je nachdem, welche Art von Festplatte man drin hatte,
dann eben den entsprechenden Festplattencontroller da noch irgendwie reingedrückt hat.
Nicht so sah das dann ursprünglich mal aus,
das war so ein erster Prototyp,
also noch so als schöner fliegender Aufbau mit irgendwelchen lose übereinander liegenden Kabeln,
nicht wo man sich fragt, warum das überhaupt irgendwie funktionieren konnte.
Nicht also später als Produkt war das dann also sowas,
weil man auch sagen muss,
wenn ich also so eine Platine mit aktuellen Motherboards vergleiche,
liegen da eben auch schon Welten dazwischen.
Nicht, weil das, was Speicher ist,
sind also im Prinzip diese Bausteine hier, die dann zusammen,
also irgendwie so 640 Kilowatt Speicher realisieren.
Ja, CBU ist sowas hier und alles andere ist dann im Prinzip Peripherie,
das, was dann eigentlich den Schipssatz ausmacht. Das,
was Horg also eigentlich nur noch ein einziger Baustein ist,
wenn es nicht sowieso schon komplett in die CBU mit reingewandert
Wenn ich ein bisschen später,
wurde dieses Konzept dann also quasi nur noch so umgesetzt,
dass man sagt, na gut,
also ich habe dann eben jetzt CPU dann jetzt hier quasi mehrere getrennte Bussysteme,
nicht weil dann wurden im Prinzip die ein Ausgabemöglichkeiten dann eben auch schon so,
dass man gesagt hat,
ich möchte jetzt irgendwo schnellere Systeme haben,
hatte dann im Prinzip dann über die CPU angebunden,
also hier einmal über so einen Schipsers-Komponente dann eben hier den Speicher,
dann eben einen schnell laufenden Bus, wo dann eben Video,
Netzwerk und Platten dran hingen und dann über den zweiten Bus dann,
die in Anführungszeichen langsam ein Ausgabekomponenten und was man hier eben auch schon sieht,
mit diesem Konzept hat man da nämlich also auch immer so eine Rückwärtskompatibilität erreicht,
dass nämlich im Prinzip also irgendwelche Surfer oder irgendwelche Sachen,
die also hier darauf liefen,
dann teilweise also auf den anderen Systemen dann auch schon liefen oder auch noch laufen,
ich war quasi an dieser Bus letztendlich,
nämlich also eigentlich der Isaboss von dem alten System ist
Gut. Etwas, naja, etwas aktuellere Motherboards, ist dann im Prinzip sowas nicht.
Da sieht man dann auch die entsprechenden Komponenten. Und das wären dann eben von entsprechenden Werbefolien dann also nochmal so die Beispiele zu solchen Chips setzen. Gut,
und inzwischen ist man so, dass man sagt, naja gut,
also früher hatte ich eben wirklich nur eine einzige CPU mit drauf und meinen Speicher nicht inzwischen,
ist es eben so, dass man sagt,
ich habe jetzt eben Duelcore, Quadcore, CPUs bzw. je nachdem,
wo man jetzt, also beispielsweise bei der PC-Technik,
also hingeht oder hinguckt, kann man sagen, na gut,
also da ist man inzwischen jetzt also schon bei acht Kernen angekommen,
wenn ich also die Serverprozessoren nehme,
also jetzt die letzte Generation von den Großen halt,
also in einem Prozess,
der schon 16 Rechenkerne mit drauf und man kann da eben entsprechend viel mitmachen,
denn ich habe dann eben auch hier über so zentrale Schnittstellenkomponenten dann eben einmal die Anbindung quasi mit schnellen Leitungen,
also an Hauptspeicher und schneller ein Ausgabegerät,
also hauptsächlich Grafik Und dann mit dem zweiten Teil des Schiffsatzes,
also das ist immer klassisch noch eigentlich angelehnt,
an diesem alten Konzept,
mit dem einen Teil direkt an der CPU und dem anderen hier,
das siehst du dann also immer North Spridge und South Spridge.
Und hier bei den späteren Chipsätzen hieß es auch immer noch so,
obwohl das sind also schon ganz andere Brustsysteme waren,
aber da habe ich dann eben auch immer noch die Unterteilung,
also ein Teil direkt an der CPU entsprechend schnell angeschlossen und dann einer mit etwas langsamere Peripherie bediene.
Inzwischen ist es eben auch schon so, dass dieser Teil bei den aktuellen CPUs,
also auch schon mit reingewandert ist und also dort eigentlich auch hiermit auf dem Silizium mitenthalten ist.
Gut, hier nur ein Beispiel ist etwas,
wozu ich dann also auch später noch ein bisschen kurz kommen wäre,
dann so klassisches System Online Chip einhergegangen mit dem Ganzen,
ist dann eben auch noch eine entsprechende Verkleinerung von Miniaturisierung,
also das ist eine nicht mehr ganz aktuelle Platine eines Smartphones,
wo man dann eben auch sieht,
ich habe hier mit dem angebissenen Apfel,
also irgendwie an der CPU drauf,
also irgendwo was rechnet und habe dann eben hier irgendwelche Bausteine,
die mir dann also quasi den gesamten Rest realisieren.
Also das, was also hier Anbindung von Speicher,
von irgendwelchen Grafikeinheiten sind und irgendwelchen anderen einen Ausgabeeinheiten,
was hier jetzt natürlich noch zusätzlich mit reinkommt,
sind dann eben die diversen Funkschnittstellen,
die man da dann typischerweise auch noch mit dabei hat.
Gut, dann habe ich jetzt hier abschließend nochmal diverse Folien,
wo so ein bisschen Pimeline-Geschichte der Computer mit drauf ist.
Da gehe ich jetzt also relativ schnell drüber. Mich hat
das Ganze beginnt eigentlich mit irgendwelchen mechanischen Rechenmaschinen, wo man sagen kann,
also damit kann ich dann eben ineinandergreifende Walzen und Räder jetzt überhaupt erst mal mechanisch addieren oder später dann eben auch entsprechend multiplizieren dividieren.
Geht dann eben über die ersten Rechner,
die also so Ende der 30er Jahre,
in den 40er Jahren dann eben letztendlich gebaut wurden und schon so ein bisschen so ein Konzept eines programmierbaren Rechners entsprachen,
teilweise da dann eben auch noch mit entsprechend exotischer Hardware und mit einzeln aufgebauten Schaltungen,
die dann eben quasi tausenden von Röhren da irgendwo realisiert worden bis zu dem,
was dann also eigentlich so heute unsere Rechner sind.
Gut, erste Idee zum Rechnen ist eben wirklich einfach nur so ein Zehlen mit dem Abakus,
dann kann man eben sagen,
ich habe sowas wie mechanische Rechenmaschinen,
die dann also im Prinzip im 17. Jahrhundert letztendlich von den ersten Universalgelehrten,
dann sagen wir so,
mitentwickelt worden sind,
hier dann also schon eine vier Speziesmaschinen,
damit konnte man also schon die ersten vier Grundrechenarten bedienen
Nicht sowas hier, der Difference Engine, das ist da so eine mechanische Maschine.
Das ist dann eben auch das, was ich vorhin als Beispiel eigentlich meinte,
die wurde eben nur gebaut zur Berechnung lautischer Tabellen.
Das heißt, um jetzt in England der Kolonialzeit quasi zu sagen,
wie sieht das aus mit dem Teamverlauf,
damit die Flotte eben richtig ein- und auslaufen kann,
beziehungsweise miteinander entsprechend Guthandel betreiben kann.
Und um das zu berechnen, quasi, wie entwickeln sich die Mondphasen,
wie sieht der Teamverlauf aus, Um das zu berechnen,
hat man dann eben entsprechend hier dann auch noch voll mechanisch dann sowas aufgebaut.
Und dann kamen später schon die ersten Sachen,
wo man das Ganze dann eben schon so ein bisschen programmieren
konnte über irgendwelche mechanischen Mechanismen, Lochkarten oder Lochfilmen.
Ich Konrad Zuse, muss man auch sagen,
war ja da also der erste Deutsche,
der das gemacht hat,
beziehungsweise auch der in Anführungszeichen,
der Erfinder des Computers,
ist von seiner Ausbildung her
eben auch Bauingenieur
Sowas wie solche Rechenmaschinen, das, was er da entwickelt hat,
war dann eben auch vor dem Hintergrund für irgendwelche statischen Berechnungen von Bauwerken,
die man dann also lang und breit,
also auf Papier und mit Rechenschieber gemacht hat,
um das entsprechend zu automatisieren,
wurden dann eben hier solche Maschinenmonstern gebaut.
Sowas wie der Zusatz der 3 ist dann das Beste,
was da schon ein bisschen mehr jetzt an Rechner geht,
wo man sagt,
da habe ich jetzt nicht was rein Mechanisches,
sondern da wird dann also schon quasi ein Schalter
immer umgeschaltet,
also in Form von Relais
Ganze kontern über Lochfilmen gesteuert worden werden und gut,
parallel dazu gab es dann eben auch in Amerika so die ersten Sachen,
die sich entwickelt haben, Enyak, Electronic,
America Integrate, Computer findet man also auch relativ oft.
Nicht, dass es dann eben auch so ein ganzer Raum voll mit irgendwelchen Rängen,
Rex oder Schränken,
die dann also qualimails mit irgendwelchen Röhren vollgestellt werden,
die Programmierung erfolgte dadurch,
dass man also hier an solchen Steckbrettern,
also jetzt irgendwo Pins reingesteckt hatte und dadurch also zwischen
zwei Kontakten eben entweder eine Verbindung hergestellt hat oder das Ding
eben offen blieb
Aus der Zeit dieser Rechner kommt dann eigentlich auch der Begriff des Computerbugs.
Das, was wir heute eigentlich so als Programmierfehler kennen. Damals war das wörtlich zu sehen,
weil, wenn ich also jetzt hier so ein Thrum nehme,
der also mit Relais arbeitet,
was ja also wirklich elektromechanisch betätigt die kleinen Schalter sind,
nicht das Ganze ist irgendwie die ganze Zeit unter Strom,
wird schön angenehm warm.
Genau das, wo sich also irgendwie Insekten wohlfühlen.
Und das ist also der zumindest angeblich erste Computerbug,
nämlich dass ich da also im Relay 70 auf Panel F,
also quasi irgendwo eine Model reingesetzt hat und dafür gesorgt hat,
dass also irgendwie dieser eine Kontakt nicht mehr schließen konnte und
dadurch das Ding dann also quasi falsch gerechnet hat.
Gut, wie gesagt, hier sind jetzt noch so
diverse andere von diesen Vergleichsweise beeindruckenden Schränken zu sehen.
Ansonsten, wir sind das Gewinn davon, ist also relativ gering. Gut,
wenn man dann ein bisschen weiterguckt in der Historie,
sagen wir mal so das,
was wir jetzt vielleicht noch irgendwie so als Rechner verstehen würden,
müsste man so in den 50er oder 60er Jahren anfangen.
Nicht, dass sie in der Assammer wirklich hier zu die ersten Prozessoren,
wo ich dann also im Prinzip sowas wie ein Mikroprozessor,
also die berühmte Intel 80, 86, 1978,
1981 kamen dann so als Nachfolger der 80, 88 raus.
Das ist dann auch das, was in diesem IBM-PC verbaut wurde.
Also schon 16 wird Mikroprozessor und irgendwann später kamen dann eben
auch von anderen Herstellern dann eben hier schon entsprechend viele Sachen verweisern eben,
beziehungsweise das, was hier aufgezielt sind,
sind eigentlich jetzt immer irgendwelche Rezessoren oder irgendwelche Tali dann eben für leisweise innovativ waren.
Das heißt, also Motorola 68, 2020 kam dann,
also der erste 32-Bit-Prozessor, da gab es dann also auch ein Pipelining-Konzept,
was also alle anderen hier nicht hatten, mit dem Deck Alpha,
erste 64-Bit-Prozessor, auch schon Anfang der 90er Jahre,
1997 hatte Intel da in diesem MMX-Befehlsatz eingeführt,
als Malty Media Extension, dann hier auch nur aufgezählt,
aber die Dinger sind also vergleichsweise erfolgreich in der Supercomputer-Szene gelaufen,
Sony Playstation 3,
das war der erste eigentlich Multi-Prozessor
Also das, der hatte auf dem Schiff, also quasi neuen Rechenkerne,
also acht, die man damals gebraucht hat, also quasi die Grafik zu berechnen.
Einer, der das Ganze ein bisschen koordiniert und gesteuert hat,
war aber eben zumindest in Bezug auf Fließkomma-Rechenleistung,
damals also eigentlich der, das Master-Dinge, 2006 Millionen,
wie gesagt,
dann kam eben auch noch das andere Konzepte in die Prozessoren mit reinen Virtualisierung und so weiter und so fort.
Gut, wie haben sich diese Computer entwickelt?
Die ersten Rechner, also in den 50er Jahren,
muss man sagen,
da gab es eigentlich
noch keinerlei
Softwareunterstützung. Und wenn ich jetzt also auf den Anfang
dieser Vorlesung zurückgucke mit diesen Abstraktionsschichten,
da war es dann eben auch so, dass man sagt,
es gab eigentlich nur zwei Schichten und programmiert wurde wirklich in elementarer Maschinensprache.
Also sowas wie Programmiersprachen, höhere Programmiersprachen gab es nicht.
Es gab wirklich nur diese Maschinensprache und es gab eben
die Hardware in irgendeiner vergleichsweise anfälligen Röhrentechnik,
womit dann oder auf der dann quasi diese Programme abliefen
Was allerdings dann das Ganze noch von dem unterschieden hat,
wie wir es jetzt heute kennen,
beziehungsweise vielleicht dann auch noch kennenlernen werden,
wenn wir jetzt also dann nochmal später,
also auch mal so ein bisschen zum Assembler kommen,
ist diese Maschinensprache hier, ist eben etwas,
wo man also eine Vergleichsweise mächtige Sprache und Ausdrucksmöglichkeit hat,
um den Programmablauf zu beschreiben.
Das heißt, das ist im Prinzip möglich zu sagen,
ich habe ein zweidimensionales RAI,
ich möchte über sämtliche Indizes laufen und alles aufsummieren
Also beispielsweise das,
was ich also hier mit diesem... Also das,
was ich hier mit diesem Beispiel hier beispielsweise jetzt Java-Code habe,
das lässt sich also mit dem damaligen Maschinenbefehlssätzen
mit zwei oder drei Befehlen realisieren
Und das Ganze und da, beziehungsweise da ist dann eben die Idee,
dass man sagt, ich habe eben eine höhere Programmiersprache.
Gibt es nicht. Es gibt eben nur wirklich nur diese Maschinensprache.
Die ist dann also auch nur für diesen genau diesen einen Computer oder Computertyp angepasst.
Und da ist es aber so, der ist dann,
oder da gibt es dann ein Konzept, dass wenn sie dann eben Mikroprogrammierung,
wo dann eben quasi diese eine einzige Befehl eben in eine Vielzahl von einzelnen Schritten zerlegt wird.
Das heißt jetzt also anders als bei dem,
was sich gerade eben bei dem Hades vorgestellt habe,
Befehl holen, Befehl dekodieren, Befehl abarbeiten,
und das läuft alles so relativ einfach über so einen kleinen Datenfahrt von dem Register in Last-Legister,
sieht das bei der Mikroprogrammierung so aus,
dass quasi dieser eine Befehl dann über so ein Interpretationsmechanismus in eine Vielzahl von Einzelschritten zerlegt wird und man dadurch dann eben entsprechend viel mit ausdrücken kann.
Das ist dann eigentlich auch die Grundidee, von dem,
was man dann als CIS-Gerechner bezeichnet ist, steht für komplex Instruction Set Computer,
werde ich dann also auch deutlich später in der Vorlesung nochmal drauf zu sprechen kommen,
also gerade im Gegensatz zu dem Konzept,
mit denen wir also heute eigentlich umgehen.
Aber aus der Zeit dieser allerersten Rechner gab es dann ihm wirklich noch so diese Maschinenbefehlssprachen,
wo man also wirklich mit ein paar befehlen,
also sehr viel an Funktionalität machen konnte,
was aber eben auch daran liegt, heute sind wir es eigentlich gewohnt,
mit höheren Programmiersprachen zu arbeiten, mit vernünftigen Compilern,
die übersetzen das irgendwie in einzelne elementare Befehle.
Damals gab es eben diese Compiler nicht und da war dann halt
quasi diese Funktionalität in der ja Programmiersprache oder in der,
ja, für den schönen Rechner mit drin.
Genauso sah es dann eigentlich auch so aus bei der Handhabung dieser Computer,
dass dann eben auch sagen kann,
also früher wurden diese Rechnerinnen wirklich nur von einer einzigen Person bedient,
die war dann sowohl Anwender als auch Programmierer als auch Operator,
hat dann letztendlich die Programme entwickelt,
irgendwie zur Ausführung gebracht und damit irgendwie was gemacht,
was dann natürlich dazu führt,
dass der Rechner vergleichsweise schlecht ausgelastet waren und man dann also wirklich sehr viel Detailwissen haben musste,
um sein Problem also jetzt irgendwie berechnen zu können.
Nicht aber andererseits diejenigen, die jetzt irgendwie Mathematiker,
Ingenieure, wer auch immer da ist,
also im Prinzip mit irgendwelchen Aufgabenstellungen ankamen und sagen, naja,
hier, das könnt ihr nochmal auf dem Computer berechnen.
Das waren dann eben, wie jetzt nämlich die Spezialisten,
die das dann eigentlich auch technisch umsetzen können. Das führte dann nachher dazu,
dass dann auch so die ersten Betriebssysteme überhaupt eingesetzt wurden,
dass man dann im Prinzip Mechanismus hatte,
um jetzt Programme oder mehrere Programme nacheinander auszuführen,
wo dann eben auch eine Trennung war zwischen dem,
was ich als Programm brauche, um die Hardware erst einmal betreiben zu können.
Nämlich das, was an diesem Betriebssystem macht. Und dem,
was ich dann also als Anwendungsprogramm habe, wo ich dann also meine Aufgabenstellung,
mein Problem irgendwo formuliert habe und dafür jetzt irgendwie was berechne.
Früher auch ganz klassisch lief das dann immer so als typischer Badge-Modus.
Das heißt, es gab dann sowas wie so eine Offline-Verarbeitung,
was dann eben auch ganz am Anfang so aussah,
also in den 60er Jahren als Programmierung jetzt eben auch nicht war.
Ich sitze dann irgendein Germanal und gehe da was ein,
sondern hat man also irgendwelche Lochkarten gestanzt,
hat dann also ein Stapel Lochkarten irgendwo im Operating abgegeben und kam dann am nächsten Tag wieder und hat dann eben so einen Stapel Ausdruck da draus und konnte dann eben sehen,
hat das Ding richtig gerechnet und wenn ich mich verprogrammiert habe,
dann war der Ausdrucksstapel dann eben nur noch so ein Zwei-Plattdick und Da hieß es also,
in der Zeile ist ein Fehler aufgetreten,
da muss man die entsprechende Lochkarte raussuchen.
Das war eigentlich so das,
was dann so ganz früher in den 60er Jahren,
70er Jahren dann eigentlich so Standard war,
bevor eigentlich so dieses, ich setze mich an den Rechner,
ich mache da irgendwie was, letztendlich herumgekommen ist.
Gut, Nacht, Rührentechnik,
nächste Generation waren dann eigentlich so in den 50er Jahren dann Rechner,
die also quasi mit Transvestoren arbeiten,
waren dann eben entsprechend schneller,
kleiner,
deutlich effizienter
Nicht zu nennen, da im Prinzip von der Firma,
Deck, die PDP1, Anfang der 60er Jahre,
also hier auch weg, unwahrscheinlichen Leistungsdaten,
nicht 200 Kilo als Taktfrequenz, 4000 Speicherworte,
18 Bit und das Ganze dann also zu einem Preis von 120.000 Dollar.
Eine Frage. Die waren, gab es im Prinzip dann
eigentlich auch schon Anfang der 60er Jahre, denke ich mal. Also im Zweifelsfall auch schon vorher,
die Sache ist, wo es, also das ist,
damals waren die Displays dann eigentlich jetzt nicht so,
wie wir uns das jetzt oder wie wir das jetzt kennen,
wo man jetzt also quasi Zeilen und pixelweise irgendwie was ansteuert.
Also damals oder das, was nachher kam,
waren ja dann im Prinzip dann sowas wie,
damals noch irgendwelche Röhrenfernseher, wo ich dann also quasi einen Elektronenstrahl habe,
der dann ebenentsprechend zahlenweise das abtastet und dann immer jeweils ein oder ausgeschaltet wird und ich dadurch dann also meine Zeichen darstelle,
sondern das, was hier dann eigentlich noch mit drauf ist, ist dann im Prinzip ähnlich wie beim Ostselloskop eine analoge Ansteuerung.
Das heißt,
ich habe im Strahlen und kann dann durch Ablenkplatten dann
quasi jetzt eben beliebig im Raum irgendwie verfahren und dadurch,
dass sie das dann eben analog entsprechend hin und her steuerbeziehungsweise an- und ausschaltet,
konnte man da dann sowas machen.
Das war eine Technik, die also eigentlich schon,
sagen wir mal, so in den 30er Jahren entwickelt wurde.
Aber eben auch noch alles unwahrscheinlich kompliziert und eben auch gerade
mit dieser Analogtechnik etwas nicht. Also heute sagt man,
okay, gibt ein Zeichen oder ein Charakter oder das und das
aus und kriegt das dann quasi automatisch generiert, muss sich keine Gedanken machen,
wo an welcher Position im Bildschirm irgendwie was passiert.
Da war das eigentlich so, dass man gesagt hat,
also um jetzt irgendwie eine Ziffer,
meinetwegen jetzt eine 3 auf dem Bildschirm zu erzeugen,
muss ich jetzt also wirklich analog in X und Y richtung jetzt,
also mit irgendwelchen Spannungen an diesen Ablenkplaten, also dafür sorgen,
dass der Strahl dann eben irgendwie dieses Symbol dann quasi abfährt und ich da dann eben mit irgendwelchen ansteigenden oder abfallenden Spannungen, also genau diese Auslenkung erreiche.
Gut, wie man sieht,
sukzessive werden dann die Systeme auch schon etwas günstiger,
nicht der Nachfolger, Philippe 8 dann im Prinzip Ende,
Mitte der 60er Jahre, ist dann schon eine Größenordnung,
billiger, mich dann eben auch hier die Entwicklung jetzt bei Massenspeichermedien,
nicht früher gab es ebene sowas wie Lochkarten,
Lochstreifen oder Magnetbänder, dann kam dann Später als Festplatten,
sowas wie magnetische Trommeln.
Am Anfang dann auch noch irgendwelche relativ beeindruckenden Teile, sowas wie dieses hier.
Ich weiß also irgendwie, wie größer eine Wäscheschleuder hat.
Mich wurde dann also eben so ein ganzer Stapel von irgendwie Magnetplaten esst,
die dann mit Köpfen einzeln irgendwie bedient werden,
wo man dann also auch irgendwie eine Gesamtspeicherkapazität hat,
wo man sagen kann,
aber das ist heute
irgendwie vernachlässigbar
Bruchteil, also vom Fingernagel mit irgendeinem Flashspeicher zu realisieren. Ja,
anschließend in den 60er Jahren, also am Ende 60er Jahre,
kam dann eigentlich die Entwicklung der integrierten Schaltung.
Vorher war es ja eben so,
dass eigentlich die einzelnen Schaltungen immer noch aus,
das wahrnehmen wir aus Röhren, aber aus einzelnen Transistoren aufgebaut wurden.
Da gab es dann eben die Möglichkeit,
also schon hunderte oder gar tausende Transistoren auf einem einzigen Stück Silizium zu integrieren.
Deswegen integrated circled 1958 von Maus und James Kilbey
Aus der Zeit sind dann eben auch so die ersten Computer,
die dann so ein bisschen so als Serien aufgesetzt wurden.
Also hier als Beispiel hat diese IBM 360,
das war auch das, was sich also am Mittwoch genannt hatte,
womit die NASA quasi das Raumfahrtprogramm mitgemacht hat.
Also diese Seele voll mit den roten Kisten. Das waren dann eben
diese Rechner und da sieht man dann eben auch schon,
da wurde so eine ganze Modellreihe aufgelegt,
wo man dann eben die einzelnen Tadern eben sukzessive immer schneller wurden.
Also je schneller getagt wird,
hier immer mehr Speicher
Die dann aber eben auch schon immer darauf geachtet hatten,
dass man also einen eineinheitlichen Befehlssatz hatte und irgendwelche Software,
die irgendwann mal hierfür entwickelt wurde,
dann eben fünf Jahre später auf dem Nachfolgegerät dann auch immer noch lief.
Ja, und dann ab den 70er Jahren kam dann eigentlich VRSI,
very large scale integration, wo man dann eben sagt,
jetzt habe ich eben auf eurem Chip schon deutlich mehr als 10.000 Transistoren.
Das heißt, da kann ich eben den gesamten Prozessen schon auf den Chip packen.
Ich und eben mit dieser steigenden Integrationsdichte wurden dann eben immer
deutlich mehr Funktionen integriert. Das ist dann das,
wo dann eben so die ersten Mikroprozessoren eigentlich gemacht wurden.
Mit dieser Massenfertigung wurden sie dann eben auch entsprechend deutlich günstiger und das Ganze dann eben auch so weit miniaturisiert,
dass man dann eben,
also auch wenn das damals noch wie so ein etwas größeres Brett aussah,
aber dass man dann eben sagen kann,
also damit kann ich dann also wirklich schon
einen kompletten Rechner aufbauen auf so einer Fläche und das
ist jetzt eben nicht mehr so ein Kühlschrank großes Gehäuse oder
noch deutlich größeres Gehäuse
Wo dann meine paar alle drin sind.
Also das ist dann hier schon so die erste Workstation.
Da wurde also aus den zwei Kleiderschränken dann also schon ein Kühlschrank.
Und inzwischen ist man eben eigentlich so, dass man also
wirklich so ein komplettes Rechnerspektrum hat oder zur Verfügung hat.
Nicht mit, wie gesagt, die Preise können beliebig nach oben oder unten.
Es geht hier erstmal nur so um die Größenordnung,
aber wo man eben wirklich sagt, okay,
ich habe eben alles wirklich vom Backquerf-Computer,
das heißt eben dieser aufklappbaren Glückwunsch,
gerade die Melodie nudelt
Bis zu irgendwelchen Supercomputern, auf denen dann eben irgendwelche weltweiten Klimamodelle gerechnet werden.
Und interessanterweise ist es eben auch immer so, also wie gesagt,
diese Preise erstmal nur so als Größenordnung zu sehen.
Aber wenn ich sage, okay, ich betrachte,
was kostet, sowas wie ein Personal Computer, jetzt,
was hat er vor fünf Jahren gekostet,
was hat er für zehn Jahren gekostet,
was hat er, weiß ja,
als er rausgekommen ist,
also irgendwie 1980 gekostet
Und da kann man eben sagen, interessanterweise,
also die Preise sind eben eigentlich mehr oder minder konstant geblieben.
Immer irgendwie in so einer Größenordnung.
Nicht allerdings hat sich die Leistung inzwischen um Faktor 1000,
wenn nicht 10.000 vergrößert.
Eine Frage
Gut, also die Frage war,
bei der heutigen Miniaturisierung und bei den Preisen,
wie aufwendig das jetzt wäre, so was wie so eine Minimalarchitekturart,
8-Bit-Rechner, wie so ein prima, wirklich zu realisieren.
Und gut, da würde ich jetzt so erstmal antworten wollen,
das ist jetzt wieder von der Stückzahl abhängig,
weil wenn ich sage jetzt von der Anforderung her,
also prima 8 mit Wortbreite soll nicht viel rechnen können und so weiter,
also vom Preis her würde ich in irgendeinem billigen Mikrocontroller nehmen und das per Software dort rein programmieren.
Weil das ist erstmal die günstigste Lösung.
Um das jetzt wirklich technisch als Chip zu realisieren,
kann man das in so einen programmierbaren Baustein,
also einen FPGA machen, Field Programmable Gataray,
komme ich vielleicht auch nochmal irgendwie drauf zu sprechen,
was ich da dahinter verbirgt.
Das ist dann also etwas, was man so programmieren kann,
dass es sich wie eine bestimmte Hardware verhält.
Da brauche ich auch nicht kein sehr sonderlich aufwendiges Teil.
Da wird man also auch irgendwie so im Bereich von 5
bis 10 Euro pro Baustein maximal liegen. Wenn ich sage,
ich möchte das Ding in Millionenstückzahlen umsetzen, dann ist ein FPGA zu teuer,
dann würde ich das wirklich als Customized Selitium entwerfen.
Und dann wird es einfach über die Stückzahle entsprechend günstiger. Andererseits,
wenn ich sage, okay,
ich habe da also jetzt ein Full-Custom-Entwurf und brauche davor nur 20 Prototypen,
dann würde sich das wieder nicht rechnen,
weil dann bin ich erst mal bei diesem Prototypen kosten von ungefähr einer halben Million dabei.
Nicht, sondern das verteilt sich dann erst wieder über
die Gesamtanzahl Stückzahl. Und die Größe von sowas,
also sagen wir es Lithiumfläche, also beim aktuellen Fertigungsprozess,
würde ich sagen, es ist sowas wie ein Primarechner.
Also auch ein ganz schlechtes Beispiel, weil für das,
was er also an Rechenkomponenten drauf hat,
brauche ich also Bruchteile von Quadratmikrometer.
Nee,
also wirklich unendlich wenig
Das Ding braucht aber mehr Siliziumfläche, weil ich außen die Anschlüsse noch irgendwie ranbringen muss.
Und dadurch wird er dann wieder sehr teuer. Also nicht,
also das ist gut, aber jedenfalls,
also inzwischen muss man eben sagen, man hat da eigentlich sehr viele Möglichkeiten,
also mal solche Systeme ihm auch technisch zu realisieren.
Und je nachdem, wie dort Anforderungen sind in Bezug auf Leistungsverbrauch,
in Bezug auf Größe, Zuverlässigkeit,
Gesamtkosten kann man das dann eben entsprechend so oder so technisch realisieren.
Gut, dann werde ich jetzt die letzte halbe Stunde noch
ein bisschen was zu dem oder zu der,
dem Triebmechanismus sage ich noch sagen,
der eigentlich jetzt hinter diesem Ganzen steckt mit der Miniorchorisierung,
bevor wir dann immer mal in den weiteren richtigen Stoff jetzt der Vorlesung Rechnerstrukturen einsteigen.
Und zwar Moorslaw als Stichwort wird das ja wohl schon bekannt oder gehört worden sein.
Da geht es darum, dass man ja sagt,
also im Prinzip über die technische Entwicklung habe ich eben
immer kleinere Transistoren-Elemente, Rechenwerke, was auch immer.
Die Kosten, die dabei anfallen, das heißt also,
der quasi die Materialkosten sind dabei proportional zur Schifffläche.
Das heißt, entweder ich lasse die Funktion gleich,
die Chips werden immer kleiner und dadurch günstiger oder ich sage eben,
die Chips bleiben ähnlich
gleich groß
Kosten auch immer ähnlich viel. Das ist also einer
der Gründe, weswegen ich auch immer so sagen kann.
Ich habe so einen Standard-PC kostet eben im Bereich von so und so vielen.
Das hat er vor zehn Jahren auch gekostet. Aber bei
gleicher Größe werden die Schaltungen eben immer deutlich leistungsfähiger. So und das,
was Gordon Moore, das war also ein Mitbegründer von Intel,
1965 herausgefunden in einem Paper postuliert hat, ist,
dass man eben sagt, also die Speicher,
also damals ging es jetzt erstmal um die Speicherkapazität,
dass ich eben die Speicherkapazität von ICs ungefähr alle drei Jahre vervierfacht
So, wenn die sich jetzt alle drei Jahre vervierfachten,
wenn man das einfach mal durchrechnet, dann sieht man,
dass es jetzt nichts Lineares, sondern es ist ein exponentielles Wachstum.
Gleichzeitig hat er da dann eben auch noch mit festgestellt,
weil da ging es ja jetzt um die Art und Weise,
wie man jetzt eben entsprechend günstig produziert,
dass bei eben immer höheren Integrationsdichten ich eben auch so was wie ein Kostenoptimum erreichen kann.
Das ist auch einer der Gründe,
weswegen man jetzt nicht sagt,
ich bleibe bei der Funktion und die Chips werden einfach kleiner,
sondern es ist für den Hersteller günstiger
die Chipfläche größer zu machen und da einfach mehr Funktionalität drauf
zu parken
So, und das gilt eben nicht nur letztendlich für Speicher,
sondern eben auch genauso für Prozessoren.
Damals aus seinem Original-Paper war das also die Grafik,
wo man also gesehen hat, also hier 1959 geht das los.
Hier dann eben über die ersten Jahre bis 1965 habe ich
dann eben hier quasi die Anzahl der Komponenten auf einem Ship.
Und hier die Skala, muss man dann eben auch sagen,
ist eine logarhythmische Skala.
Das heißt, hier in der Grafik sieht man darauf demzufolge
dann eben so eine schöne Grade
So, und diese Vorhersage oder dieser Trend gilt im Großen und Ganzen eigentlich bis heute immer noch.
Dazu werde ich nachher noch ein bisschen was zu zeigen.
Da gibt es dann mich also auch immer so Prognose,
die dann noch so ein bisschen weiter in die Zukunft hinausgehen.
Vom RTRS, das ist das, ist die RIT,
Semi Conductors Roadmap, eine IT, Roadmap for Semi Conductors,
das ist ein Zusammenschluss der ganzen Shiphersteller,
die dann immer regelmäßig alle zwei Jahre quasi so eine Zukunft Prognose wagen,
wie sich die Technik weiterentwickelt, beziehungsweise, wie das aussieht.
Gut, hier sieht man dann nochmal entsprechende Grafiken,
wo das dann also für jetzt aus der jüngeren Vergangenheit beziehungsweise bis 2010 da drauf ist,
also aus dem Buch von Tarnbaum und Austin. Nicht,
wo ich dann also quasi jetzt die Transistoren pro Speichership habe,
hier eben auch die logarithmische Skala,
also von 1 bis 100 Milliarden und dann eben hier für die entsprechenden Speichership-Generationen,
wo die dann eben immer mehr oder minder es zulassen,
dass man da dann also so eine halbwegs passende gerade reinlegt.
Bei den Prozessoren, also hier die Werbefolie eines bekannteren Ship-Herstellers,
aus dem Jahre, weiß ich, 2006 oder sowas,
wo man das dann also hier mal,
also für die Anzahl des Transistoren in den jeweiligen Ship-Generationen von Intel sieht,
beziehungsweise hier ist dann das Ganze dann eben auch noch mal aus dem Tannenbaum,
was dann auch ein bisschen weitergeht bis zu der ersten Generation von dem Cory 7 quasi.
Gut, das ist ja noch so eine Originalskizze von Moa.
Ja, was heißt das jetzt eben in der Praxis mit diesem exponentiellen Wachstum?
Ich, wenn ich sage, ich habe eine Leistung zu einem bestimmten Zeitpunkt T.
Und ich rechne jetzt also quasi jetzt mit T in Monaten,
dann kann ich das eben jetzt hier einfach hochrechnen, quasi Leistungssteigerung,
indem ich dann also quasi zwei hoch T durch 18 Monate rechne,
das heißt also nach einem Jahr habe ich 1,5,
also 1,6, quasi als Leistungszuwachs nach zwei Jahren, 2,5,
nach drei Jahren genau diese vier und so weiter und so fort.
Denn da sieht man eben schon,
wie das Ganze entsprechend stark mit diesem exponentiellen Wachstum läuft und das erklärt eben auch diesen Riesenunterschied,
wo man sagt, naja gut,
also was konnten Computer sind in den 60er und 70er Jahren nicht und was tragen wir heute,
jeder von uns eigentlich mit sich,
mit sich herum an Rechenleistung,
wo man also früher quasi noch ein Supercomputer in
die Tasche gesteckt hätte
Ja, Thema Supercomputer, also hier auch nur noch mal aufgezählt.
Leistungssteigerung der Spitzenrechner seit 1993, also entweder in
der Wikipedia unter Supercomputer oder unter Top 500 Auglist.
Gibt es da nämlich immer zweimal jährlich dann also irgendwie das Ranking,
wo dann quasi die Spielzeuge der Wissenschaftler dann gegeneinander verglichen werden.
Entschuldigung. Und da sieht man dann eben auch,
wie sich das Ganze entwickelt hat, hier quasi als Maß für die Leistung,
die aus dem Benchmark-Programm quasi ein Wert.
Da geht es jetzt also um Fließkomma ein,
Berechnung pro Sekunde und davon dann also Terra, Flops.
Das heißt, jeweils Milliarden, Fließkomma-Berechnung pro Sekunde nicht.
Und das ging also hier 1993 mal mit 0,0059 los mit
einem Rechner, der also 1024 Prozessoren besaß. Und Sukzessiveau,
das dann eben hier entsprechend über die Jahre immer mehr hier,
also jeweils mal so ein bisschen CPU- und Taktfrequenzen,
nicht damals,
also auch mit moderaten 32 Megaherzen
Das, wo wir sagen, na gut,
also das hat also vielleicht die ABS-Steuerung in meinem Auto,
wenn überhaupt. Auch die müsste eigentlich schon schneller getaktet sein,
aber das Smartphone geht sowas ja nun nicht durch.
Nicht bis zu eben aktuellen Sachen und dann sieht man eben auch,
dass hier auch relativ beeindruckt dann teilweise die Anzahl der Prozessoren
entsprechend immer größer wird.
Hier unten 2013, 2012 habe ich jeweils auch die
schnellsten Computer Deutschlands
mit drauf
Also der ARBM, Putin, BU Queen,
als System, das zurzeit der schnellste in Deutschland,
ein Jahr vorher war es also noch hier der Supermook in Karlsruhe.
Gut, da sieht man jetzt aber eben auch wirklich mit welchem Aufwand das Ganze betrieben wird.
Also das sind dann also hier 3,1 Millionen Prozessoren,
wobei man dann auch sagen muss, ab der Zeit,
sagen wir mal hier, 2007 oder so,
wo dann eben auch relativ viel mit irgendwelchen Spezialprozessoren noch mit dazugemacht,
die dann mit reinkamen, also hier RBM Sale,
das ist nämlich genau der Prozessor aus der PlayStation 3,
der Zellprozessor.
Und hier sind dann eben teilweise entsprechend Grafikkarten mit drin,
beziehungsweise solche Beschleuniger wie der Xeon Fee, der dann auch mit mehr Prozessoren ist.
Der Om ist eine Frage. Nein, das sind,
also hier, das sind, also das sind wirklich immer gezählt,
die Cores, also physikalisch.
Also jetzt nicht die Threads als Hyper-Threading oder Simultanio Smarty Threading,
sondern wirklich die reinen Rechenkerne gezählt. So, das heißt,
da sieht man ja eben wirklich Wasser, also von Riesenaufwand betrieben wird.
Und zweite Fall. Äh, ja. Wobei,
man da jetzt eben auch immer sagen muss,
also wenn ich also zum Beispiel,
also auch hier diese beiden Architekturen nehme, Guccine,
Kuh, einmal in Jülich und einmal ist es vorher,
da kann man aber sagen,
da habe ich eigentlich immer noch so eine gleiche Skalierung.
Das heißt also Anzahl der Prozessoren zur Leistung. Bei allen anderen Rechnern, wenn ich,
habe ich grundsätzlich das Problem, dass es unterschiedliche Architekturen sind.
Das heißt, da kann ich jetzt nicht sagen,
Der hat dropplesophie Prozessoren, deswegen ist er doppelt so schnell.
Und hier diese riesen Zahlen kommen, zum Beispiel jetzt hier bei dem Tian Het 2,
der ist also dies Jahr einmal noch der Schnellste, also auch dadurch zustande,
dass diese Xeon-Fies dann quasi pro Prozess auf 64 Reichenkerne haben.
Das heißt, es sind jetzt nicht anderthalb Millionen,
nein, also das ist ein Zwölfkerner,
also da müsste jetzt also durch zwölf rechnen,
dass wir wieder kopfrechnen schwach, aber jedenfalls,
also diese Anzahl kommt jetzt also quasi nicht nur durch die Prozessoren,
sondern teilweise dann eben wirklich durch zusätzlichen Einheiten,
die da jetzt eben noch entsprechend vieler rächen kanne,
mit liefern.
Denn dadurch ist das Ganze dann immer wirklich nicht so direkt vergleichbar. So,
ein anderes Problem, was ich dann hier eigentlich auch schon zeigt,
ist dann dieses hier, zumindest bei den letzten Teilen,
ist dann nämlich also auch immer noch schön,
die Leistungsaufnahmen mit aufgezählt.
Und da sieht man dann also auch hier Power,
KW, Kilowatt. Das heißt also sowas wie dieser Tianhey
2 verbraucht also irgendwie 17,8 Megawatt an Leistung
Das heißt, da kann man also schon mal ein Kraftwerk daneben stellen,
was also nur dazu dient, also dieses eine Rechenzentrum zu befeuern.
Nicht nur nicht umsonst mit einer gewissen Hemme,
ist es ja auch so,
dass jetzt also gerade die NSA irgendwie ihr neues Rechenzentrum,
das Hochgeheime irgendwo in Betrieb nehmen wollte und das einfach deswegen nicht läuft,
weil die in ihren Hochspannungsanlagen,
also massiv Probleme hatten und dort also die Transformatoren durchbahnt sind.
Gut, wie gesagt, wenn Nein, das interessiert,
wenn man dann nachsehen will. Also wie gesagt, hier unter
der Top 5500 Orglist findet sich da also relativ viel dazu.
Da sind dann eben diese ganzen Informationen hier aufgezählt.
Also hier das letzte Poster quasi Juni 2014. Dann sieht man
hier nochmal so ein bisschen auch so die Entwicklung,
wie sich das Ganze dann also auch noch entwickelt hat,
jetzt hinsichtlich der Architekturen und der Ship-Technologie.
Das ist dann also auch so ganz interessant eigentlich so über die Jahre.
Nicht ganz am Anfang waren das eben wirklich noch Einzelrechner, wo ich also wirklich nur sowas wie eine einzelne CPU so ein Single-Core habe. Nicht und dann kam aber im Prinzip jetzt also irgendwie Parallelrechner,
beziehungsweise inzwischen ist man eben bei irgendwelchen Clustern,
wo ich dann eben sage, ich habe,
da ist nicht nur gleichartige Recheneinheiten und davon beliebig viele,
sondern ich habe jetzt eben einen ganzen Satz Xeons,
einen ganzen Satz von irgendwelchen Grafikkarten,
beziehungsweise eben solchen anderen Beschleunigern,
das sieht man also auch hier so in der Ship-Technologie,
wo dann also hier jetzt unterschiedliche Architekturen mit drin kommen und dann eben gerade hier unter Accelerators und Co-Prozesses dann also hier ab dieser Zeit da in die Sale-Prozessoren,
dann sind hier quasi Invidia und Arti vertreten,
beziehungsweise hier genau das sind dann eben hier auch die jetzt hier von Intel League Seon Fies,
die da dann eben jetzt auch als Zusatzrechner da dran sind.
Inzwischen werden die meisten auch von den, oder eben auch viele von
den Rechnern eben auch mit entsprechenden Grafikkarten beziehungsweise Grafikkarten nicht.
Das sind also im Prinzip die Rechenwerke,
die also auch auf Grafikkarten drauf sind,
die dann aber eben jetzt wirklich nur die mathematische Berechnung machen,
weil da eben entsprechend viel parallel arbeitende Hardware-Einheiten drauf sind,
um jetzt eben beispielsweise fließkommerberechnung zu machen
Gut, Moaslom, jetzt kann man sagen, die Miniaturisierung geht immer weiter.
Die Taktraten gehen inzwischen so weit, dass man sagen kann,
gut, damit kommt man jetzt also schon ein bisschen so an, irgendwelche physikalischen Effekte.
Und was ja eben auch auf der Grafik schon mit drauf
war und was ein Problem ist, ist eben letztendlich der schlagende Stromverbrauch.
Weil dadurch, dass die Schaltung immer kleiner werden, wirken dort also letztendlich dann zwei Effekte. Zum einen habe ich jetzt immer mehr Leckströme,
wenn ich also sag mal irgendwie so eine Ship-Technologie nehme,
wie man sie jetzt also irgendwie vor 15 Jahren hatte,
habe ich eigentlich keinerlei Probleme mit irgendwelchen Neckströmen bei aktuellen Prozessoren,
ist das also schon ein massives Problem,
weil ich dort quasi zwischen Leitung beziehungsweise zwischen Bereichen,
die eigentlich elektrisch isoliert werden sollten,
dadurch das Ganze immer kleiner wird, immer kleiner skaliert,
also nur noch so wenig Isolation habe,
dass es eben sein kann,
dass Ladung dort also schon durchwandern und sich die Sachen eben mit der Zeit dann eben auch entsprechend beändern,
das ist dann aber eben so ein Leckstrom,
ist dann eben auch zusätzliche Leistungs- oder Leistungsaufnahmenstromverbrauch.
Und als zweiten Effekt ist der Stromverbrauch eben auch oder stärker
eben quasi leider auch quadratisch mit der Taktrate. Das heißt,
eine ganze Zeit lang sind die Prozessionen ja also regelmäßig irgendwie schneller geworden,
also bis zu ungefähr drei Gigahertz-Grenze, so wenn ich jetzt also im PC-Bereich bleibe,
ist das also jedes Jahr immer richtig schön weiter raufgegangen.
Inzwischen ist es aber jetzt mal so in den letzten Jahren so ein bisschen stagniert,
dass man gesagt hat, na gut, ich sehe jetzt zu,
dass ich da jetzt also nicht weiter bin,
weil dann wären unsere Rechner jetzt also alle irgendwie mit sechs Gigahertz getaktet mindestens.
Bloß dann könnten wir die also auch mit irgendwelchen Wasserkühlungen und sonstigen exotischen Sachen,
also nicht mehr gekühlt bekommen, weil der einfach zu viel Abwärme produzieren.
Und da ist man jetzt eben wieder eher bei so ein bisschen intelligenten Techniken,
dass man sagt, na gut, also Wenn ich ein Rechenwerk habe,
was die Leistung braucht, dann darf das ein bisschen mehr.
Und die anderen schlafen, war inzwischen von den vier oder acht Kernen,
die ich also in meinem PC habe,
brauche ich eigentlich sowieso noch die Hälfte,
war ich jetzt also gar nicht so rechenintensive Anwendung habe,
zumindest in den meisten Fällen, dass das deswegen dann ein bisschen weniger ist.
Jetzt mit den Taktraten, ja, hör gut,
das kann auch sein, dass da dann also auch noch
so diverse Effekte mit reinkommen.
Also wie gesagt, ich habe auch gleich noch so
ein bisschen was, also wie das Ganze dann weitergeht
Gut, ja, inzwischen, wie gesagt,
muss man sagen, also das, was eigentlich durch die Minegatorisierung,
durch die technischen Fortschritt kommt mit Morslor,
das ist also vergleichsweise beeindruckend, nicht nur das,
was wir heute haben, wo man sagt, okay,
ich habe einen 64-Bit-Architektur, ich habe also irgendwie,
wenn ich den Einfachrechner kaufe und ich dann hatte also 4GB-Hauptspeicher,
ansonsten 8 oder nochmal deutlich mehr,
und man hat eben gleich entsprechend viele CPUs auf dem Ship mit drauf,
beziehungsweise dann eben auch zunehmend immer mehr Peripheriegeräte auf dem Ship
mit drauf
Was, ja, unter anderem sich dann eben auch daran sagt,
dass also jetzt die aktuellen CPUs dann eben teilweise,
also auch gleich irgendwie die Grafikeinheiten mit drauf haben und dass also jetzt nicht nur so ganz Alibi-Einheiten sind,
sondern die schon so ein bisschen was können, also im Bereich von Mittelklasse-Grafikkarten liegen.
Und besonders beeindruckend ist es dann eigentlich eher so im Bedded-Bereich,
wenn ich mir ansehe, was so ein SOC,
also System on itship leistet,
nicht wo ich dann im Prinzip mehrere Prozessoren auf meinem Silizium drauf habe,
teilweise auch mehrere Typen von Prozessoren, wo ich dann nämlich sage,
ich habe einmal einen für eine sehr hohe Rechenleistung und einen oder einen,
der möglichst energieeffizient läuft.
Also die Firma Arm hat da zum Beispiel so ein Konzept,
wo sie immer quasi zwei Prozessoren nebeneinander stellen,
von denen dann eigentlich immer nur einer läuft.
Das ist dann zwar so rumgesehen, Quadcore-Ship, da hat aber
eigentlich acht Rechenwerke innen drin. Aber wenn ich sage,
okay, also mein Smartphone ist eben nur irgendwie so ein
bisschen auf Standby und der Sommer ein bisschen auf die Antenne
hören und gelegentlich mal bei einer eingehenden Nachricht,
also irgendwie mal so ein Pling auf das Display zaubern.
Dafür brauche ich jetzt also nicht den großen Kern mit 1,6 Gigahertz,
Taktfrequenz und voller Rechenleistung, sondern da genügt einen entsprechend kleineres Teil und dafür hält die Bakkarie dann wenigstens noch mal ein bisschen länger.
Ja, da wird dann eben entsprechend viel gemacht. Dann haben die dann eben die gesamten Speicher und auch die gesamte Speicherhierarchie,
das nennst du ja einen Cash-Speicher,
werde ich dann also auch noch später in der Vorlesung darauf zu sprechen,
kommen dann auf dem Shit mit drauf und dann gibt es dann eben diverse Grafikprozessoren, Signalprozessoren,
also alles, was sie dann noch für die Sprachverarbeitung brauchen,
den Hauptspeicher und diverse anderen Speicherkomponenten, dann irgendwelche Peripheriekomponenten,
je nachdem, was dort dann alles angeschlossen wird, ist da dann eigentlich schon alles auf dem, auf so einem Assistant Monoship mit drauf.
Nee, typische Einsatzgebiete sind eben sowas, Smartphones, Taralleth Computer.
Alles, was dann irgendwelche kleinen Appliances sind, also WLAN-Rauter,
irgendwie sowas wie so ein Nass-Server,
ist dann sowas
Beispiele, hierfür auch nur einige ganz kurz gezeigt.
Also hier sind vergleichsweise alt, einer der ersten armen Rechner, so ein Bluetooth-Controller.
Nicht der eigentliche Rechner, also die CPU ist dieses hier, am 7-Kern. Dann habe ich hier also vier Hauptspannspeicherblöcke,
nicht dann hier also irgendwelche eine Ausgabe Peripherie und dann also hier sowas,
was dann also von Bluetooth-Verarbeitung gebracht wird und aktuellere Beispiele werden dann also zum Beispiel von Texas Instruments hier so ein Tal,
wo ich dann sagen kann,
ich habe hier zwei sehr leistungsfähige CPUs, hier dann zwei CPUs,
die dann stromsparend laufen Hab hier spezielle Grafikeinheiten, Audioprozessoren,
irgendwelche Ein-Ausgabegeräte und dann eben beliebig viele an Schnittstellen nach außen,
wo ich dann also wirklich sämtliche Funkstandards dieser Welt und mindestens zwei Kameras und was weiß ich noch alles mitbedienen kann.
Und das Ganze ist dann wirklich direkt an diesen einen Chip
so anzuschließen. Nicht und hier das ganz aktuelle Beispiel,
was sie also vor der Beratung dieser Vorlesung immer rausgesucht hatte,
jetzt von Samsung, also der letzte Extinus-Prozessor.
Und ich vorstellen also auch hier quasi,
das ist eben so ein Am Tal, wo ich dann,
also hier so ein Quadcore habe mit vier Rechenkern, die sehr leistungsfähig sind.
Hier noch einen zweiten Quadcore mit vier Rechenkern,
die also auf energiesparend getrimmt sind und quasi im Betrieb umgeschaltet werden kann.
Ob ich also hier drauf oder jeder aufrechne. Und das dann also auch für jeden Kern noch einzeln. Also das ist schon relativ beeindruckend, was sich die Hersteller da alles einfallen lassen. Gut,
mit der Miniaturisierung einher kann man sich jetzt natürlich überlegen,
wie klein kann man Computer bauen, also hier auf den Folien,
das werde ich jetzt auch noch schnell überspringen, so ein Projekt,
was es mal In den 90er Jahren nahm Gart namens Smart Dust,
wo es also darum ging,
im Prinzip auf einer Fläche von irgendwie so einem Kubikmillimeter wirklich einen kompletten Rechner mit einem Ausgabeeinheit,
mit Speichereinheit und mit Energieversorgung zu bauen,
wo dann teilweise also auch relativ interessante Konzepte da umgesetzt wurden,
wo ich dann sage, ich habe hier meine Recheneinheit,
ich habe da irgendwelche Sensoren für die Kommunikation,
wo das dann optisch gemacht,
da gab es dann also so eine Art Katzenauge,
wo ich dann den einen Spiegel hier auch entsprechend umschalten kann
Demzufolge kann man da dann eben auch so einen Lichtstrahl ein- oder ausschalten.
Dann gab es noch aktiv so eine LED und da gab es
in dem Teil selber war dann eben auch noch die gesamte Batterie mit drin und nicht und das sind dann eben letztendlich Prototypen,
wo dann das Ganze hier wirklich noch diskret aufgebaut wurde,
aber wirklich jetzt als Mikrosystem und auch gerade dieses Katzenauge,
das ist dieses Ding hier.
Hier, also das Ganze jetzt also auf so einer Sandmünze,
nicht, das ist dann also wirklich jetzt so diese Mikrosystemtechnik,
das wo man sagt,
also im Prinzip auf so einer Grundfläche von einem nicht mal Quadratmillimeter,
habe ich dann also wirklich hier so ein komplettes optisches System und sowas alles mit drauf.
Da sind jetzt hier noch so ein paar Beispiele dazu.
Gut, dann abschließend grenzendes Wachstums. Ich habe ein exponentielles Wachstum.
Wie sieht das aus? Wann ist das zu Ende?
Und da kann man jetzt natürlich sagen, okay,
es geht letztendlich sowas wie physikalische Limits. Wenn man sagt,
also jetzt in aktueller Technik, ich habe da versucht,
aktuellere Zahlen zu finden, bin jetzt also nur irgendwo gelandet,
wo das dann so Pi mal Daumen hieß,
2012 eine Speicherzelle, um ein Bit zu speichern,
benötigt zurzeit noch 200 Elektronen, die sagen,
das ist ein Bit oder das ist kein Bett.
So, das Ganze wird immer kleiner, das heißt,
mit jeder Technologie werden es demzufolge weniger.
So spätestens kann man sich jetzt natürlich sagen,
wenn ich nur noch ein einziges Elektron habe,
was sagt, Bit, nicht Bit,
ist irgendwie Schluss und man muss ja auf eine andere Technologie oder ein anderes Wirkprinzip übergehen.
So bei einer Annahme von 50 Prozent Skalierung pro Jahr,
200 Elektron pro Speicherzelle,
wie lange geht das noch
Muss ich also quasi rechnen, 200 durch 1,5 hoch X,
größer gleich 1. Weil dann ist, habe ich das eine Elektron erreicht.
Nicht diese Formel will ich jetzt nach X auflösen,
kann man jetzt hiermit so ein bisschen Exponentialrechnung machen,
führt dann also hierzu im Ausdruck,
lovert nur das Nationale alles 200 Durchlogerhythmus von 1,5.
Und dann ist man bei 13 Jahren.
Und gut,
das wären wir dann hoffentlich auch alle noch erleben
Wie das in 13 Jahren dann aussieht, wie das dann weitergeht,
ob es das vielleicht nur noch interessiert,
auch von einem Quantencomputer haben und das Ganze wieder vielleicht ganz anders aussieht.
Also wie gesagt, das ist dann relativ spannend, interessant.
Wenn man dazu irgendwie noch so ein bisschen so technischen Entwicklungen was sehen möchte,
also es gibt immer von diesem ATRS,
das ist also hier auf dieser Folie nur dargestellt,
dann immer irgendwie solche Tabellen, wo man dann wirklich sieht,
wie die technische Entwicklung sich weiterentwickelt.
Gut, damit werde ich jetzt für heute Schluss machen und
nächsten Mittwoch geht es dann weiter