Bericht: Intels Prozessor History

Einleitung

Wie war das damals nochmal mit Intel? Damals, als alles begann? Damit wir euch auf unser kommendes Review der aktuellsten Pentium 4 Prozessoren ein wenig einstimmen können, haben wir uns an die Reproduktion der Entwicklungs- und Firmengeschichte gemacht. Da bereits bei unserem AMD Prozessor Roundup ein Rückblick in die letzten Jahre der Prozessorentwicklung umfangreicher als eigentlich geplant ausfiel, sind wir diesmal den direkten Weg gegangen und widmen uns von vorne herein erst einmal der Geschichte der Intel-Prozessoren. Dies sollte auf Grund der weitreichenden Geschichte Intels auch zwingend notwendig sein, um Leser im eigentlichen Prozessor-Review nicht mit Informationen über vergangenen Prozessor-Generationen zu überhäufen. In den nächsten Tagen wird dann ein Review die letzten noch offenen Fragen zu klären versuchen. In diesem Artikel dreht sich aber erst einmal alles um Intels Prozessoren von 1971-2002. Auf Prozessoren wie den Xeon oder Itanium verzichten wir dabei bewusst, da sich dieser Artikel nur mit den Desktop-CPUs befassen soll. Die einzige Ausnahme bildet hierbei der Pentium Pro, da er ursprünglich nicht als Server-Prozessor geplant war.

1969/1971: Der Intel 4004 entsteht

Alles begann mit einem simplen Arbeitsauftrag einer japanischen Firma namens Busicom. Intel sollte lediglich Chipsätze für eine programmierbare Rechenmaschine entwickeln und das japanische Unternehmen dachte dabei an ein Design aus zwölf Halbleiterbausteinen. Doch Intels Ingenieur Ted Hoff entwickelte ein Design aus nur vier Chips, das der Ingenieur Federico Faggin weiterführte und schließlich alle vier Chips auf nur einem Chip vereinte. Im Herbst 1971 war es dann so weit, der 'Intel 4004' war fertig gestellt. Er verfügte lediglich über einen Datenbus von 4 Bit und wurde damals als „erster Computer auf einem einzigen Chip“ gefeiert. Er verfügte aus heutiger Sicht nur über 108 kHz und besaß nur 2.300 MOS-Transistoren.

Für alle, die es sehr genau wissen wollen: MOS steht für Metal Oxide Semiconductor und dies steht wiederum für den dreischichtigen Aufbau eines MOS-Transistors: 1. Metal als elektrischer Leiter 2. Siliziumoxid als nicht leitendes Material und schließlich 3. Silizium als Halbleiter. Produziert wurde damals noch in der 10 Mikron Technologie.

Zeitgleich brachte IBM übrigens die erste Floppy Disk im 8" Format auf den Markt.

1972: Der Intel 8008

Simultan zu dem Intel 4004 entwickelte Intel den 8008. Er verfügte über einen 8 Bit breiten Datenbus, war mit 200 kHz getaktet, besaß 3.500 Transistoren und wurde ebenfalls in der 10 Mikron Technologie gefertigt. Der Prozessor wurde hauptsächlich in der Fertigungsindustrie eingesetzt.

1974: Der Intel 8080

Intel brachte zum ersten Mal einen richtigen Nachfolger eines Chips heraus, den Intel 8080. Anders als der 4004 war der 8080 gleich ein 8 Bit Mikroprozessor, der über 6000 Transistoren verfügte und weiterhin in der 6 Mikron Technologie gefertigt wurde. Auch die Taktfrequenz stieg auf respektable 2 MHz und erreichte somit die zehnfache Leistung des Intel 8008. Der Prozessor wurde hauptsächlich in Ampeln eingesetzt; an eine Verwendung in Personal Computern dachte man noch lange nicht.

1976: Der Intel 8085 flopt

Obwohl der 8085 mit 5 MHz getaktet war, die Fertigungstechnik von 6 auf 3 Mikron gesenkt wurde und auch die Transistor-Zahl mit 6.500 weiter gesteigert werden konnte, wurde der 8085 kein Erfolg und konnte sich auf dem Markt nicht etablieren.

1978: Der Intel 8086: Die Erfolgsgeschichte beginnt

Nachdem es bei Intel Verzögerungen in der Entwicklung des I432, des ersten 32 Bit Prozessors von Intel, gab, da sich die Entwickler noch nicht an einen 32 Bit Prozessor trauten, weil dieser doch komplizierter erschien, als von ihnen anfänglich gedacht, entwickelten die Ingenieure innerhalb kürzester Zeit den 8086. Mit dem 8086, Intels erstem 16 Bit Prozessor, beginnt gleichzeitig auch die Erfolgsgeschichte der 80x86-Familie, die wohl auch heute noch jedem ein Begriff sein sollte. Der wohl größte Vorteil dieser Prozessorfamilie bestand in der erstmals eingeführten Abwärtskompatibilität der nächsten Prozessoren. D.h. für den Benutzer, dass seine Software auch auf einem leistungsfähigeren Prozessor ohne Probleme betrieben werden kann. Von anfänglich 4,77 MHz steigerte Intel die Taktfrequenz nach und nach auf 10 MHz. Schon die langsamste Variante konnte dabei 330.000 Befehle pro Sekunde verarbeiten und bei der 10 MHz Version waren es dann sogar 750.000 Befehle pro Sekunde. Der Prozessor verfügte über 29.000 Transistoren und wurde in der 3 Mikron Technologie gefertigt. Er übertraf die Performance des 8080 um das Zehnfache und Intel verzeichnete nur zehn Jahre nach der Firmengründung einen Jahresumsatz von 283 Millionen Dollar.

1979: Der Intel 8088: Rückschritt für den Fortschritt

Der große Erfolg blieb mit dem 8086 noch aus, da der 16 Bit Datenbus nur sehr zögerlich angenommen wurde, so dass Intel gezwungen war mit dem 8088 einen Rückschritt zu machen. Eigentlich handelte es sich bei dem 8088 um eine abgespeckte Version des 8086. Der 8088 von Intel behielt intern zwar einen Datenbus von 16 Bit, extern arbeitete er jedoch nur mit 8 Bit. Der 8088 wurde sowohl mit 5 als auch mit 8 MHz getaktet und verfügte wie sein 16 Bit Vorgänger über 29.000 Transistoren bei einer Fertigungstechnik in der 3 Mikron Technologie. Für den 8088 und 8086 vergibt Intel erstmals so genannte Second-Source-Lizenzen, die es Firmen wie AMD, IBM, SGS Thomson und Siemens erlaubten die Prozessoren nachzubauen. Dies hatte zur Folge, dass besonders AMD in den Anfangsjahren voll und ganz auf Nachbauten aus dem Hause Intel setzte. Auch NEC baute in den 80er Jahren den 8086 von Intel nach. Der daraus entstandene NEC V20 konnte leichte Verbesserungen in der Architektur gegenüber dem Original aufweisen und war dadurch geringfügig schneller als Intels Modell.

1981: Intel kooperiert mit IBM

Die ersten 'Personal Computer', die bereits 1976 von Apple erschienen, setzten nicht auf einen Intel Prozessor, sondern auf die Modelle des Konkurrenten Motorola, so dass Intel schon wieder mit einem Flop für den 8088 rechnen musste, da man nicht die gewünschten Stückzahlen absetzen konnte. Doch durch eine aus heutiger Sicht wohl geradezu glückliche Wendung war Motorola nicht in der Lage auch noch IBM zu beliefern, so dass IBM beschloss, seine PCs mit dem 8088 von Intel auszustatten. Der erste IBM-PC setzte somit auf Intels 8088 Mikroprozessor. Äußerst vorteilhaft war hierbei auch, dass IBM seine Architektur zur Nachahmung freigegeben hat, so dass der Weg für den "IBM-kompatiblem PC", der immer noch jedem PC-Besitzer ein Begriff ist, geebnet war. Durch die damalige Vormachtstellung von IBM rechneten viele Firmen mit einem Erfolg dieser Architektur und richteten ihre Modelle an diesem Vorbild aus. Ganz ohne Forderungen wollte IBM sich aber nicht an Intel binden und bestand deshalb darauf, dass die Architektur der 8086/88 Prozessoren auch bei allen Weiterentwicklungen als Basis dienen muss, um die Abwärst- bzw. Aufwärtskompatibilität zu gewährleisten. Des Weiteren verlangte IBM Einsicht in die Produktplanung von Intel, um zu prüfen, ob Intel auch in Zukunft in der Lage sein würde, hohe Stückzahlen bei guter und konstanter Qualität zu liefern. Anfänglich belief sich der Vertrag „nur“ auf 10.000 Prozessoren pro Jahr. Und mit IBM schaffte auch der 8086, als erster klassischer 16 Bit Prozessor von Intel, mit dem Zusatz AT (Advanced Technology) wieder seinen Einstieg in den PC-Markt.

Nun setzte auch AMD auf die reinrassige 16 Bit Architektur und präsentierte einen eigens nachgebauten 8086. Auf Wunsch von IBM war Intel gezwungen AMD und Siemens erweiterte Fertigungslizenzen für Intels x86-Familie bis zum Jahre 1995 gewähren.

Von nun an galt auch das Mooresche Gesetz, das besagt, dass sich alle 18 Monate die Taktraten der Prozessoren verdoppeln. Außerdem steigt die Anzahl der auf dem Chip verbauten Transistoren ständig an und die Leistung nimmt somit zu.

1982: Der Intel 80286

Mit dem 80826 stellte Intel einen weiteren 16 Bit Prozessor vor, auf dem 134.000 Transistoren Platz fanden und der etwa dreimal so schnell war wie alle anderen zu diesem Zeitpunkt auf dem Markt befindlichen 16 Bit Prozessoren. Intel produzierte den Prozessor in der 1.5 Mikron Technologie und lieferte ihn mit 6, 10 und 12 MHz aus. Mit dem 80286 schaffte es Intel endgültig zum bevorzugten CPU-Lieferanten aller Hersteller aufzusteigen, die IBM-PC-kompatible Rechner produzierten. Im neuen 80286 wurde auch erstmals das Speichermanagement direkt auf dem Chip integriert, so dass erstmals mehrere Aufgaben gleichzeitig erledigt werden konnten.

1985: Der Intel 80386: Das 32 Bit Zeitalter

Mit dem 80386 brach bei Intel das 32 Bit Zeitalter an. Mit 275.000 Transistoren bestückt und trotz des Schrittes auf 32 Bit blieb der Prozessor kompatibel zu seinen 16 Bit Vorgängern. Die Taktraten steigerten sich im Laufe der Jahre von anfänglich 16 MHz auf 20, 25 und schließlich 33 MHz im April 1989. Ein kleiner Leistungsvergleich zu seinem Vorgänger liefert folgender Wert: Während der 80286 noch gut 46 Sekunden brauchte, um die Encyclopaedia Brittanica durchzuscannen, brauchte der neue 80836 hierfür nur noch knapp 13 Sekunden (Angaben stammen von Intel). Außerdem wurde der Weg für die Client-Server-Architektur ermöglicht, die heute die Realisierung von großen Netzwerken auf der ganzen Welt gewährleistet. Doch diesmal war es Compaq, die mit dem Intel386™ den ersten PC mit Intels 32 Bit CPU auslieferten und nicht IBM.

1989: Intel speckt erneut ab: Der Intel386 SX

Intel musste erneut mit einem Rückschritt auf den Markt reagieren, da der 80386 nur schleppend Abnehmer fand. Um die Preise zu senken, ging Intel einen bekannten Weg: Sie senken die Bandbreite von 32 auf 16 Bit. Der 80386 SX war geschaffen. Ansonsten unterschied sich der SX in keiner Weise von seinem stärkeren Vorgänger. Um keine Marktanteile an AMD und andere Clone-Hersteller, und nichts anderes war AMD zu dieser Zeit noch, zu verlieren, erklärt Intel den 80286 für tot und startet eine Werbekampagne unter dem Motto: "3 ist mehr als 2". Hintergedanke dieser Strategie war natürlich die Tatsache, dass Intel den 386er Markt noch für sich alleine hatte und noch keine Konkurrenz fürchten musste. Etwa zur gleichen Zeit führte Intel das "Intel inside" Logo ein, das auch heute noch nicht ausgedient hat. Intels Strategie schien aufzugehen. Immer mehr Kunden sprangen direkt auf den 32 Bit Zug auf und Intel wurde langsam aber sicher weltbekannt.

1989: Der Intel486 erscheint

Ebenfalls schon 1989 brachte Intel den 80486 heraus und dieser führte einige Neuerungen ein. Er verfügte über mehr als viermal so viele Transistoren wie sein Vorgänger, nämlich über 1,2 Millionen. Außerdem wurde der mathematische Coprozessor erstmals auf der CPU integriert. Gleiches gilt auch für den Cache-Controller. Der Cache, der Instruktionen und Daten aufnimmt, belief sich bereits damals auf 8 KB. Bis 1991 steigerte Intel die Taktfrequenz nach und nach von 25 über 33 auf 50 MHz. Doch auch beim 80486 setzt Intel auf eine bewährte Low-Cost-Variante und veröffentlicht 1991 den Intel486 SX, der anders als sein großer Bruder über keinen mathematischen Coprozessor verfügte und auch nur von 20 über 25 bis 33 MHz getaktet wurde. 1992 veröffentlichte Intel den mit 66 MHz getakteten Intel486 DX2, bevor der Intel486 1994 mit dem DX4, der mit 75 und 100 MHz getaktet und 1,6 Millionen Transistoren ausgestattet war, seinen Höhepunkt erreicht. Aber zurück zu den Neuerungen beim 486DX2: Um die Leistung weiter zu steigern, taktete Intel zum ersten Mal die CPU mittels Multiplikator intern höher als extern. Anfänglich betrieb Intel den 80486 mit 5 Volt, doch um einer zu starken Wärmeentwicklung aus dem Weg zu gehen, stieg man später auf 3 Volt um. Diese Änderungen schlugen sich auch immer wieder auf den Sockel nieder, so dass man schon beim 486er immer wieder neue Sockel einführte.

1993: Der Pentium kommt!

Anfang 1993 kam Intel mit seiner fünften Prozessorgeneration auf den Markt und überraschte die Konkurrenten um AMD, indem sie ihren neuesten Prozessor nicht 80586, sondern Pentium nannten. Dies hatte für Intel den Vorteil, dass sie die Marke „Pentium“ schützen lassen konnten und somit die „Clone-Konkurrenz“ ihre Produkte nicht mehr unter dem gleichen Namen anbieten konnte. Bei den bisherigen Prozessoren war dies immer möglich, da Intel sich eine Zahl wie „80386“ nicht schützen lassen konnte.

Wie bis dahin unüblich, wurde in den Pentium-Prozessor direkt ein First-Level-Cache (L1-Cache) eingebaut. Die CPU wurde zu Beginn in der 0,8 Mikrometer Technik hergestellt, sank jedoch später auf 0,35µm. Der Pentium wurde anfangs mit 5 Volt betrieben. Wie bisher auch, war der neue Pentium software-kompatibel zu seinen Vorgängern und erleichterte somit den Umstieg erheblich. Durch die geringe Strukturbreite konnte Intel über 3,1 Millionen Transistoren auf der CPU unterbringen. Der Pentium stieg mit 60 und 66 MHz ein und bot die neue Möglichkeit, mit einem Taktzyklus gleich zwei Befehle auszuführen. Des Weiteren verfügt er nun über zwei jeweils 8 KB große Cache-Speicher: In dem einen wurden die Instruktionen gespeichert, im anderen die gerade benötigten Daten. Aber damit noch nicht genug der Neuerungen. Auch die Breite des Datenbus zum Hauptspeicher wurde von ehemals 32 auf nunmehr 64 Bit erhöht, so dass die Datenübertragungsrate praktisch verdoppelt wurde. In Sachen Fließkommaberechnung übertraf der Pentium seinen 486er Vorgänger um das Dreifache.

AMD konnte zu diesem Zeitpunkt noch nicht zu Intel aufschließen und brachte erst im März mit dem AM486 sein Intel486-Pendant heraus. Doch bereits Ende des Jahres sollte auch das Pentium-Pendant folgen, der AMD K5.

Genau ein Jahr nach der Einführung des Pentium brachte Intel die 100MHz Version und erreicht damit zum ersten Mal den dreistelligen MHz-Bereich. Ein weiteres Jahr später, im März 1995, präsentierte Intel die 120 MHz-Variante und erhöhte den Prozessortakt bereits im Juni des gleichen Jahres auf 133MHz. Im Januar 1996 war die Familie dann vorerst komplett und wurde um eine 150 und 166 MHz Version ergänzt, ehe im Juni die 200 MHz Variante folgte.

1995: Intel Pentium Pro

Intels Prozessor der sechsten Generation gab es mit internen Taktraten von 150, 166, 180 und 200 MHz. Die Anzahl der Transistoren konnte Intel erneut deutlich auf 5,5 Millionen steigern und zusätzlich verlangte der Pentium Pro im Gegensatz zu seinem Vorgänger nicht mehr über einen externen L2-Cache, da dieser von Intel nun direkt im riesigen Chip integriert wurde. Auch weiterhin war der neueste Prozessor abwärtskompatibel bis zum Intel 8086. Durch die neue DIB-Architektur erzielte der Pentium Pro eine dreimal höhere Datentransferrate als der normale Pentium. Die DIB-Architektur besteht aus zwei völlig unabhängigen Bus-Systemen (Dual Independent Bus). Der eine Datenbus führt direkt zum Cache und der andere zum Hauptspeicher. Doch Intel hatte mit einem Problem zu kämpfen: Anders als von Microsoft angekündigt, benutzt das gerade erst erschienene Windows 95 doch noch sehr viele 16 Bit Befehle und setzt nicht schon komplett auf 32 Bit. Doch der Pentium Pro war auf eben diese 32 Bit Operationen ausgelegt und verlor daher den direkten Vergleich unter Windows 95 gegen seinen Vorgänger, den normalen Pentium. Hinzu kam noch, dass der Pentium Pro deutlich teurer war als der normale Pentium, so dass er sich im Desktop-Segment nie durchsetzen konnte und nur auf dem Server-Markt eingesetzt wurde. Hier konnte er in Verbindung mit dem 32 Bit Betriebssystem Windows NT sein Leistungspotential erst richtig entfalten.

1997: Intel führt MMX ein

Im Januar setzte Intel neue Zeichen und stellte die MultiMedia-EXtensions vor, noch bevor die anderen Hersteller ihre ersten Pentium-Clones auf den Markt brachten. Die Erweiterung ergänzte die schon vorhandenen 200 Befehle des Pentium um weitere 57. Von nun an spielt das Wort „Multimedia“ eine entscheidende Rolle bei der Vermarktung der neuen Prozessoren von Intel. Eine groß angelegte Marketing-Kampagne sollte der neuen Technologie zum Durchbruch verhelfen, doch Intel hatte erneut ein Problem: Es gab noch keine Software, die MMX unterstützte und deshalb erwies sich die MMX-Technologie zumindest zu diesem Zeitpunkt noch nicht als das Allheilmittel, um sich von der Konkurrenz abzusetzen. Außerdem werden die 10% Leistungsgewinn der neuen MMX-CPUs allzu gerne nur der neuen MMX-Technologie zugeschrieben, doch hier spielte der verdoppelte L1-Cache, der von 16 auf 32 KB anstieg, eine mindestens genau so große Rolle. Die ersten Prozessoren mit der neuen MMX-Technologie waren der Pentium MMX mit 166 und 200 MHz. Im Juni schob Intel die 233 MHz Variante nach.

1997: Intels neues Zugpferd: Der Pentium II

Bereits im Mai stellte Intel seine neue Prozessor-Familie, den Pentium II, der Öffentlichkeit vor. Die erste Generation des Pentium II hörte auf den Codenamen "Klamath" und wurde mit Taktfrequenzen von 233, 266 und 300 MHz produziert. Die Pentium II Prozessoren verbanden die neue MMX-Technologie mit den Vorzügen des Pentium Pro, der seinerzeit keinen rechten Anklang fand. Extern takteten die Pentium II mit 66 MHz, verfügten über 7,5 Millionen Transistoren, wurden in der 0,35µm Technik gefertigt und besaßen erneut einen 512KB großen L2-Cache. In Sachen First-Level-Cache musste der Pentium II sich dem Konkurrenten von AMD, dem AMD K6, geschlagen geben. Dieser verfügte, anders als der nur mit 32KB ausgestattete Pentium II, schon über 64KB. Auch beim Pentium II setzte Intel, wie schon erstmals beim Pentium 200, auf ein SEC-Gehäuse ("Single Edge Contact"), das die CPU und den Second-Level-Cache in einem Gehäuse vereint und den Einbau durch eine einfache Steckverbindung ermöglicht.

Mit dem Pentium II führte Intel auch gleichzeitig den neuen Slot 1 ein und wendete sich vom Sockel-7 ab. Man erhoffte sich von diesem Schritt nicht zuletzt, den Sockel und somit AMDs Basis für einen weiteren Aufstieg zu nehmen. Wie schon der Pentium Pro benutzte der Pentium II die Dual-Independent-Bus-Architektur (DIB). Er griff im Gegensatz zu seinem Vorgänger jedoch nur mit dem halben internen CPU-Takt auf den Second-Level-Cache zu, der Pentium Pro tat dies mit vollem CPU-Takt. Die bis dahin umfangreichste Preissenkung führte Intel im August durch, in dem sie den Pentium II 300 gleich um 57 Prozent im Preis senkten. Die Produktion der Prozessoren ohne MMX-Technologie wurde gleichzeitig eingestellt.

Die zweite Generation des Pentium II hörte auf den Codenamen "Deschutes". Diese zweite Generation kam bei den Taktraten von 333 - 450 MHz zum Einsatz. Der einzige große interne Unterschied zur ersten Generation war dabei die Verkleinerung des Fertigungsprozesses auf 0,25µm. Intel brachte aber auch noch ältere Modelle nochmals mit dem neuen Kern heraus, so dass die beiden Modelle mit 266 und 300 MHz sowohl in einer 0.35- als auch 0.25µm-Version angeboten wurden. Bis zum Pentium II mit 333 MHz wurden die CPUs der zweiten Generation trotzdem mit einem 66 MHz schnellen Front-Side-Bus (FSB) betrieben. Alle nachfolgenden Modelle setzten bereits einen 100 MHz schnellen FSB ein.

Doch dies war noch nicht alles, was sich mit der zweiten Generation ändern sollte. Die Prozessorspannung konnte von 2,8 Volt beim Klamath auf 2 Volt beim Deschutes gesenkt werden. Außerdem lag der Verbrauch beim Klamath über dem des Deschutes und somit war auch die Hitzeentwicklung größer. Der Klamath verbrauchte bei 300 MHz noch 32 Watt, der Deschutes bei 333 MHz aber lediglich 15 Watt.

Das erste Bild zeigt die auf dem Gehäuse des Pentium II vorgenommenen Kennzeichnungen des Prozessors. Alle wichtigen Angaben wie Taktfrequenz, L2-Cache-Größe, Spannung und Bus-Takt wurden von Intel direkt auf dem S.E.C.C-Gehäuse untergebracht, so dass der Kunde die CPU schnell identifizieren konnte.

Auch beim L2-Cache kamen unterschiedliche RAM-Bausteine zum Einsatz. Während der Klamath noch mit vier Bausteine mit 6,5 oder 7 ns bestückt war, war der Pentium II 333 nur mehr mit zwei Bausteinen, die jeweils mit 5,5 ns angesprochen wurden, und der Pentium II 350 und 400 mit ebenfalls zwei Bausteinen, die mit 4,4 ns angesprochen wurden, ausgestattet. Die Bausteine des Klamath konnte somit nur mit bis zu 150 MHz betrieben werden, während die Bausteine des Pentium II 333 mit 180 und die des Pentium II 350 und 400 sogar mit 200 MHz getaktet werden konnten. Diese Information spielte vor allem bei enthusiastischen Overclockern eine wichtige Rolle, da ein erfolgreiches Übertakten oftmals vom L2-Cache abhängig war, der meistens eher als der Prozessor einen höheren Takt nicht mehr verkraftete.

Seinen Einstand im August 1998 gab schließlich der Pentium II mit 450 MHz. Außer den nun mit maximal 225 MHz getakteten, aber weiterhin 4,4 ns schnellen, L2-Bausteinen änderte sich im Vergleich zu seinen Vorgängern nichts.

Wenn man den Pentium II bespricht, muss man wohl auch einen Chipsatz im gleichen Atemzug mit ihm nennen: Intels BX-Chipsatz. Er hat sicherlich einen großen Beitrag zum Erfolg des Pentium II und Pentium III beigetragen, da er neben einer Menge Features auch noch durch seine sehr gute Kompatibilität und Stabilität überzeugt, die einige Chipsätze auch heute noch nicht erreichen. Er hat sich im Laufe der Jahre einen wirklich einzigartigen Ruf gemacht und nicht nur Intel-User schwärmen auch heute noch von seinem Können.

Zum Abschluss haben wir noch einmal die verschiedenen Versionen des Pentium II in einer Tabelle für euch zusammengefasst:

1998: Intels Budget-CPU: Der Celeron

Da sich die Verkaufszahlen des Pentium II zumindest im Low-End-Segment AMDs K6-Serie geschlagen geben mussten, kündigte Intel im Januar einen Pentium II Prozessor für den "basic PC" an, der ohne einen L2-Cache auskommen aber auf dem Deschutes-Kern basieren sollte. Er verzichtete demnach wieder auf genau das Feature, das Intel mit dem Pentium Pro und dann mit dem Pentium II eingeführt hatte. Außerdem wurde er nur mit einem Front-Side-Bus von 66 MHz betrieben. Wie der Name "Celeron" verrät (englisch "celerity" = Geschwindigkeit), sollte er bei niedrigen Preisen schnelle Performance im Low-Cost-Bereich bieten. Doch der erste Celeron, Codename Covington, der anfänglich mit 266 MHz getaktet war und im April 1998 auf den Markt kam, konnte sich nicht behaupten. Er unterlag im direkten Vergleich den langsamer getakteten Konkurrenten von AMD und dem Pentium 233 MMX. Sogar ein Pentium 200 MMX konnte sich gegen den ersten Celeron behaupten und war dabei preiswerter.

Intel erkannte, dass man ohne einen L2-Cache keinen Blumentopf mehr gewinnen konnte und spendierte dem Celeron schon im August einen abgespeckten L2-Cache. Der zweite Celeron, unter dem Codenamen Mendocino entwickelt, verfügte nun immerhin über einen 128KB großen L2-Cache und fand vor allem bei Spielern wegen seines günstigen Preises und der exzellenten Übertaktbarkeit sehr guten Absatz. Der Mendocino wurde von Taktfrequenzen von 300 bis 533 MHz produziert. Die 533 MHz schnelle und letzte Version erschien dabei erst im Januar 2000. Da beim Celeron der L2-Cache direkt in die CPU integriert werden konnte und das SEC-Gehäuse somit unnötig wurde, da die CPU-Platine fast komplett leergefegt war, stellte Intel den Celeron für das PPGA-Format her. Der Celeron mit 300 MHz und 128KB L2-Cache hieß bei seiner Markteinführung offiziell Celeron 300A, während die Version ohne L2-Cache weiterhin als Celeron 300 angeboten wurde. Alle Versionen über 300 MHz verzichteten auf das zusätzliche Kürzel "A", da sie nur noch mit integriertem L2-Cache produziert wurden.

Jenseits der 533 MHz stand dem Celeron erneut ein Redesign ins Haus. Das Format wurde geändert und der Celeron wurde nun im FCPGA-Gehäuse (Flip-Chip Pin Grid Array) hergestellt. FCPGA Prozessoren benötigen nur noch 1,5 Volt und nicht mehr 2 Volt wie die im PPGA-Format (Plastic Pin Grid Array) produzierten Prozessoren. Viele Mainboards ermöglichen ein Umschalten der Spannung, da die verwendeten Sockel ansonsten identisch sind. Mainboards, die FCPGA unterstützen, unterstützen somit auch PPGA, andersrum ist dies jedoch nicht immer zutreffend. Mit dem FCPGA-Format änderte sich auch der Kern des Celeron. Er bekam den Coppermine-Kern spendiert und somit auch Intels SSE-Befehlssätze.

Fortsetzung: Der Celeron

Mit dem Celeron 766 war Intel an eine Grenze gestoßen, die eine Erhöhung des FSB unausweichlich machte. Die Multiplikatoren des Celeron waren mit 11,5 x 66 MHz = 766 MHz an ihr Ende gestoßen und die CPU-Leistung wurde durch den langsamen FSB deutlich geschmälert. Deshalb erhöhte Intel ab dem Celeron 800 den FSB von 66 auf 100 MHz.

Ab 1,2 GHz wurde im Zuge des Umstiegs vom Coppermine- auf den Tualatin-Kern der L2-Cache von 128 auf 256KB gesteigert, was sich erneut positiv auf die Performance auswirkt. 133 MHz Front-Side-Bus blieben dem Celeron aber auch weiterhin verwährt. Er musste immer noch mit 100 MHz auskommen und setzte auch weiterhin auf den schon etwas betagten Sockel 370. Mittlerweile bietet Intel den Celeron-Tualatin auch schon ab 1,0 GHz an, obwohl er ursprünglich erst mit 1,2 GHz eingeführt wurde.

Im Laufe der fast vier Jahre, die der Celeron nun schon auf dem Buckel hat, wurde natürlich auch der Fertigungsprozess immer weiter verbessert. Der Mendocino im PPGA-Format wurde noch in der 0,25µm Technologie hergestellt, während der Celeron mit Coppermine-Kern schon in der 0,18µm und der zur Zeit aktuelle Celeron mit Tualatin-Kern in 0,13µm Technik produziert wird.

Den Höhepunkt erreichte der Celeron mit dem neuen Tualatin-Kern, den Intel auch bei den neuesten Pentium III CPUs einsetzt. Anders als bisher, beschneidet Intel bei der Celeron-Variante aber diesmal nicht den L2-Cache, sondern lediglich den Front-Side-Bus, der, anders als beim Pentium III, nicht 133 MHz sondern nur 100 MHz beträgt. Außerdem hat Intel beim Celeron-Tualatin zusätzlich die DPL-Einheit abgeschaltet, doch dazu mehr im Pentium III Abschnitt.

Intel blieb seinem Motto treu und spendierte dem Celeron somit immer wieder abgespeckte Pentium II/III CPUs. Deshalb werfen wir nun auch einen genaueren Blick auf den Pentium III und gehen erst dort genauer auf einige Features ein, die auch der Celeron besitzt.

1999: Der Pentium III

Im Großen und Ganzen war der erste Pentium III nichts anderes als ein verbesserter Pentium II mit Deshutes-Kern. Der erste Pentium III, unter dem Codenamen „Katmai“ bekannt, verfügte zusätzlich aber noch über 70 neue Befehle, die Internet Streaming SIMD Extensions (ISSE). Sie sollten, so suggerierte es zumindest Intel, speziell die Leistung bei Multimedia- und Video-Anwendungen, Spracherkennung und Spielen verbessern. Außerdem führte Intel eine interne Seriennummer ein, die die Abwicklung von Geschäften vor allem über das Internet sicherer machen sollte. Einige Käufer wurden durch diese integrierte Seriennummer jedoch abgeschreckt, da sie ihre Privatsphäre im Internet gefährdet sahen. Am Anfang kostete der neue Pentium III über 500 Dollar. Auf Basis der ISSE startete Intel erneut mit dem Zugpferd „Internet“ eine groß angelegte Werbekampagne. Später ließ Intel das „Internet“ aus den technischen Beschreibungen wegfallen und sprach nun nur noch von „SSE“. Der Nutzen der neuen Befehle lag zum großen Teil auch nicht etwa im Internet, sondern in rechenintensiven Anwendungen, die speziell auf die neuen SSE-Befehle ausgelegt wurden. Hier kann sich der Pentium III deutlich von seinem Vorgänger, der nur über MMX verfügte, absetzen. Von 450 bis 600 MHz setzte Intel auf den Katmai, der mit einem FSB von 100 MHz betrieben wurde, weiterhin auf den Slot 1 setzte und einen 512KB großen L2-Cache besaß, der aber nur mit dem halben Prozessor-Takt angesprochen wurde. Der Katmai wurde noch in der 0,25µm Technologie gefertigt und der L2-Cache extern auf der CPU-Platine untergebracht. Ab 533 MHz gab es parallel erste Modelle, die mit 133 MHz FSB betrieben wurden.

Die zweite Generation des Pentium III bekam den neuen Coppermine-Kern spendiert und wurde zunächst noch für den Slot 1 hergestellt. Ihn gab es ab einer Taktfrequenz von 600 MHz und er erreichte als erster Prozessor von Intel etwa fünf Monate nach seiner Einführung die 1 GHz Grenze. Doch der Coppermine verfügte nur über den halben L2-Cache des Katmai, nämlich 256KB. Dieser wurde dafür direkt in den CPU-Kern integriert und obwohl der L2-Cache halbiert wurde, sorgte er durch seine Integrierung in den CPU-Kern, die dadurch kürzeren Signalwege und die Erhöhung seiner Bandbreite von 64 auf 256 Bit für eine Leistungssteigerung von 13 bis 23 Prozent.

Wie beim Celeron war somit der Umstieg auf einen Sockel wieder logisch, da man so die Produktionskosten senken konnte. Der daraufhin hergestellte Pentium III unterschied sich in Sachen Features nicht zu der Slot 1 Variante, wurde nun jedoch für den Sockel 370 FC-PGA (Flip Chip Pin Array) und in der 0,18µm Technologie hergestellt. Im Moment ist nur noch diese FCPGA-Version erhältlich. Von 600 MHz bis 1 GHz ist er in verschiedenen Ausführungen mit 100 oder 133 MHz Front-Side-Bus erhältlich. Jedoch endet die schnellste Version mit 100 MHz FSB ursprünglich bei 850 MHz, während der Pentium III mit 133 MHz FSB noch bis 1 GHz weitergeführt wurde. Mittlerweile hat Intel aber auch hier noch eine Version mit 1 GHz und 100 MHz FSB auf den Markt gebracht. Einen 1133 MHz schnellen Pentium III auf Basis des Coppermine musste Intel wegen Stabilitätsproblemen wieder vom Markt nehmen.

Fortsetzung: Pentium III

Doch Intel wartete erneut mit einem neuen Kern für den Pentium III auf, dem Tualatin. Der Tualatin unterschied sich von seinem Vorgänger, dem Coppermine, nur durch die erneut verfeinerte Fertigungstechnik, die von 0,18µm auf 0,13µm umgestellt werden konnte, und das Baumaterial, das nun komplett auf Kupfer umgestellt wurde. Intel liefert den Tualatin sowohl mit 256KB L2-Cache als auch mit 512KB für den Serverbetrieb aus. Um die Server- von der Desktop-Version unterscheiden zu können, verpasste Intel ihr einfach den Anhang "-S" hinter den Prozessornamen. Der Pentium III Tualatin reicht von 1133 - 1400 MHz. Da die Kernspannung erneut gesenkt wurde, muss das Mainboard eine VCore von 1,45 Volt liefern, so dass er nicht auf alten Boards läuft. Intel führte beim eigenen i815 Chipsatz deshalb das B-Stepping ein, das gleichzeitig auch abwärtskompatibel zu älteren Sockel 370 CPUs ist. Auch bei der Wahl des Kühlers muss nun auf eine spezielle Tualatin-Version zurückgegriffen oder die Halteklammer eines alten Kühler verbogen werden. Der Tualatin setzt nämlich einen Heat Spreader ein, der die Wärme durch eine größere Oberfläche besser an den Kühlkörper abgeben soll. Doch durch diesen Heat Spreader erhöht sich die Höhe des Prozessors um fast 2mm, so dass man alte Kühler auch mit hohem Druck nicht mehr auf dem Sockel befestigen kann. Wegen des neu eingeführten Heat Spreaders trägt das Format nun auch den Namen "FC-PGA2". Der Front-Side-Bus beträgt beim Tualatin ausschließlich 133 MHz.

Ein weiteres Zauberwort des Tualatin ist die "Data Prefetch Logic" (DPL). Diese DPL-Einheit versucht vorherzusagen, welche Daten als nächstes vom Prozessor benötigt werden und liest diese bereits vorher in den L2-Cache. Hat die DPL-Einheit richtig gelegen, so müssen die Daten nicht erst den langsamen Weg über den Hauptspeicher gehen, sondern können direkt aus dem L2-Cache gelesen werden. Da der L2-Cache beim Tualatin mit vollem Prozessortakt angesprochen wird, ist dieser Zugriff bei weitem schneller als auf den langsamen nur mit 133 MHz angesprochenen Hauptspeicher. Vertut sich die DPL-Einheit und liest falsche Daten, entsteht kein Nachteil, sondern die CPU reagiert einfach so, als wäre die DPL-Einheit nicht vorhanden und liest die Daten ganz gewöhnlich aus dem Hauptspeicher. Doch nun noch einmal zurück zum Celeron mit Tualatin-Kern. Was unterscheidet ihn genau von seinem großen Bruder, dem Pentium III Tualatin? Zum einen wäre das der geminderte FSB von 100 anstatt 133 MHz und zum anderen eben genau diese DPL-Einheit, die beim Celeron von Intel deaktiviert wurde.

Pentium 4 und Intels Zukunft

Wie bereits in der Einleitung angekündigt, werden wir in den nächsten Tagen einen weiteren Artikel auf ComputerBase.de veröffentlichen, der sich mit den aktuellsten Prozessoren aus dem Hause Intel beschäftigt wird. Aus diesem Grund haben wir den Pentium 4 und Intels Zukunftspläne in diesem Artikel Außen vor gelassen, da wir in diese Materie ausführlich in unserem Review einsteigen wollen. Wer mehr über den Pentium 4, seine neuen Features und darüber erfahren will, wie er sich im Vergleich zu anderen Prozessoren in unserem Benchmark-Parcours geschlagen hat, sollte unser kommendes Review in den nächsten Tagen nicht verpassen.