CPU Funktionsweise

[Tomeek]

Hallo Liebe Community,

Ich bin mich gerade am informieren wie eine CPU funktioniert und habe da ein paar Verständnis fragen an euch.
Ist wahrscheinlich ganz Simpel, aber ich blick da gerade nicht durch.

Mal grundsätzlich zum Takt:
Ich hab das jetzt so verstanden, dass der Takt durch Spannungspegel dargestellt wird. Also 0 oder 1, ergibt für mich das eine Schwingung ein Hertz ist. Also wäre quasi 1 Hertz eine 0 oder eine 1.

Jetzt geht es mir darum wie komme ich auf Prozessortakt der beim Pentium 4 640 3,2Ghz entspricht. Der FSB entspricht 200Mhz, wie komme ich jetzt auf den Multiplikator ?
Ich weiß das er 16 ist, aber wieso gerade diese Zahl und wie Funktioniert ein Multiplikator wirklich ? (Sprich wie macht er es physikalisch möglich den Takt des FSB um 16 anzuheben ?)

Also im Grunde habe ich Schwierigkeiten die Funktion oder arbeitsweise eines Multiplikator nachzuvollziehen, ich weiß das er da ist aber mehr auch nicht^^.

Zweitens gehts mir um den Zusammenhang zwischen CPU und FSB.
Die 800Mhz entstehen dabei durch das QDR verfahren (falls richtig) sprich als 200 x 4 ( 4 Datenpakete pro takt). (Kurze Frage dazu, ist ein Datenpaket = 64bit oder nur 1bit ? )

Also habe ich eine CPU die mit 3,2Ghz arbeitet und einen FSB der mit 800Mhz arbeitet. Heißt das jetzt nicht das 1/4 des Prozessors nicht ausgelastet ist weil keine Daten zur Verfügung stehen ?

 

[HITCHER_I]

diese Fragen haben mit der Kernaufgabe und Funktionsweise einer CPU eigentlich kaum etwas zu tun, was du suchst, sind Informationen über Taktgeneratoren, ehemals nur mit Schwingquarzen realisierbar, kann man einen Frequenzteiler, oder Multiplikator heute auch mit schnellen Logikelementen realisieren


http://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzteiler

 

[Hangatyr]

Ich glaube da solltest du dich ein wenig mehr einlesen in die Thematik! Ich mache da mal einen Anfang.


Hertz beschreibt die Frequenz eines Signals, bezogen auf eine Sekunde. Also ganz platt die Wiederholungen/Zyklen pro Sekunde.

Also:
1 Hertz = 1 Zyklus/Schritt
100 Hertz = 100 Zyklen/Schritte

Angewendet im PC würde es bedeuten wie viele Takte z.B. in einem Prozessor in einer Sekunde durchgeführt werden können. Ein einfacher Prozessor ist so aufgebaut, dass in jedem Takt definierte Operationen durchgeführt werden können. Z.B. Werden Daten geholt und berechnet und wieder abgelegt.
Also in einem Takt Daten holen,
im nächsten Takt verarbeiten und parallel neue Daten holen,
dann im nächsten Takt Daten ablegen, berechnen und wieder neue Daten holen.

Ist alles abhängig von der Art und vom Aufbau und natürlich komplexer im wirklichen Leben!


Und beim Rest vllt. nochmal mehr in die Funktion des Ganzen einlesen.

Kleiner Tipp:

Es kommt ja nicht nur auf die Frequenz an, auch wie viel pro Takt "rübergeschoben" wird und beim BF4 zocken schaffen meine Prozis gerne über 90%....also sind stark ausgelastet...auch wenn die Northbridge natürlich heute nicht mehr außerhalb des Prozis liegt. Will eingetlich damit nur sagen.. die Auslastung des Prozessors wird nicht nur vom FSB gesteuert! :

 

[mensch183]

Also im Grunde habe ich Schwierigkeiten die Funktion oder arbeitsweise eines Multiplikator nachzuvollziehen, ich weiß das er da ist aber mehr auch nicht^^.

Grundlage von Frequenzteilern/-multiplikatoren ist (meist) ein PLL bzw. deutsch eine Phasenregelschleife. Mit dem Stichwort bewaffnet kannst du dir (je nach Vorkenntnissen) erlesen, wie ein Frequenzmultiplikator für ganzzahlige Vielfache funktioniert.

Zweitens gehts mir um den Zusammenhang zwischen CPU und FSB.
Die 800Mhz entstehen dabei durch das QDR verfahren (falls richtig) sprich als 200 x 4 ( 4 Datenpakete pro takt).

Naja, an der Stelle hat nichts wirklich 800 MHz Takt. Bei "double data rate" bleibt es komplett bei den 200 MHz Basistakt, aber es werden 2 Bit/Zyklus übertragen (indem beide Flanken des Taktsignals verwendet werden statt traditionell nur die steigende). Bei "quad data rate" wird auf den Datenstrippen die Frequenz immerhin tatsächlich verdoppelt, also auf 400 MHz in deinem Beispiel und wieder 2 Bits/Zyklus übertagen wie bei "double data rate". Die angegeben 800 MHZ sind nur """800 MHz""", also 800 Phantommegahertz für BWLer und ähnliche Zielgruppen, weil die Datenübertagenung mit "quad data rate" 4 mal so groß wie bei traditioneller Übertragung ist.

(Kurze Frage dazu, ist ein Datenpaket = 64bit oder nur 1bit ? )

1 Bit pro Leitung. Für Busse sind ja meist mehrere Leitungen parallel geschaltet. Im Fall des intelschen FSBs sind es 64 Leitungen. Das werden also immer 64 Bits gleichzeitig drüber gewuppt.

Also habe ich eine CPU die mit 3,2Ghz arbeitet und einen FSB der mit 800Mhz arbeitet. Heißt das jetzt nicht das 1/4 des Prozessors nicht ausgelastet ist weil keine Daten zur Verfügung stehen ?

Nein. CPUs tun noch andere Dinge als nur Daten lesen/schreiben. Und CPUs haben Caches, aus denen sie deutlich schneller lesen/schreiben können als über den FSB bzw. bei neueren Modellen direkt zum/vom Hauptspeicher. Außerdem sagt "CPU mit 3,2Ghz" _gar_ _nichts_ darüber aus, wieviele Daten die CPU überhaupt pro Takt lesen/schreiben kann. Du kannst eine 3,2-GHZ-CPU mit 1-Bit-Datenbus so bauen, dass sie für jede Leseoperation 1000000000 Takte benötigt. Dann liest diese 3,2-GHz-CPU eben nur maximal 3,2 Bit/Sekunde.