Die Situation heute und mögliche Hebel zum Zweck der Leistungssteigerung

Die Situation heute hat die Prozessoren bereits recht nah an die Grenzen der Physik gebracht: Mit zukünftigen Strukturen von 90nm und weniger, nähern wir uns mehr und mehr dem Durchmesser von Atomen; die Wärmeabgabe der aktuellen Flaggschiffe von Intel und AMD liegt bei rund 70W pro cm² und der Aspekt der angemessenen Kühlung rückt unaufhaltsam immer weiter ins Zentrum der Aufmerksamkeit.

Jedem Ingenieur ist klar, dass die Situation recht angespannt ist und alternative Lösungen dringend gefunden werden müssen. Es existieren einige Hebel, um die Performance effektiv steigern zu können:

Taktfrequenz
Die Flaggschiffe von Intel und AMD nähern sich kontinuierlich der 3 GHz Marke (Intel real, AMD per Quantispeed). Der K7 Kern scheint hier mittlerweile an seiner Grenze angelangt zu sein, taktmäßig sind keine signifikanten Weiterentwicklungen mehr zu erwarten. Beim P4 Kern sieht die Situation deutlich besser aus, schließlich war dieser von Anfang an nicht auf Effizienz ausgelegt (der Pentium 4 ist bei gleicher Taktfrequenz deutlich langsamer als sein Vorgänger), sondern auf hohe Taktraten. Vorsichtige Abschätzungen sprechen von etwa 4 GHz, die der P4 Kern erreichen könnte. Ob in seiner jetzigen Form oder ein weiteres Mal überarbeitet, sei mal dahingestellt

Es scheint also, als ob Intel die besseren Karten hätte. Mittelfristig betrachtet jedoch steht AMD besser da, schließlich lauert hier der "Hammer", AMD nächste Prozessor-Generation, bereits in der Pipeline und steht relativ kurz vor seiner Veröffentlichung. Nicht die 64-Bit Erweiterung des zukünftigen AMD-Prozessors wird jedoch die Geschwindigkeit machen, ebensowenig hohe Taktfrequenz. Entscheidend wird die Effizienz des K8 Core werden: Möglichst viel mit möglichst wenig erreichen.
Der Pentium 4 ist grade mal zwei Jahre alt, seine ursprüngliche Taktfrequenz hat sich mittlerweile mehr als verdoppelt und dennoch wird er bald am Ende sein. Die Geschichte der Mikroprozessoren zeigt, dass es etwa fünf bis sieben Jahre dauert, bis ein vollständig runderneuertes Prozessordesign marktreif und auch wirklich fertig ist. Der Nachfolger des Pentium 4 wird sich also entweder noch einiges an Zeit lassen müssen, oder - wie der Pentium 4 ursprünglich auch - frühreif auf den Markt geworfen und erst im Laufe der Zeit so richtig auf Touren gebracht werden müssen.

Steigerung der IPC
Die IPC, ausgesprochen "Instructions per clock cycle" gibt an, wieviele Instruktionen der Prozessor pro Taktsignal gleichzeitig abarbeiten kann. Je höher dieser Wert ausfällt, desto höher der Durchsatz an Instruktionen und desto besser die Leistung des Prozessors. Die IPC kann durch verschiedene Hebel beeinflusst werden, ist jedoch in sich selber ebenfalls ein Hebel zum Zweck der Performancesteigerung. Ein möglicher Ansatz wären beispielsweise das Hinzufügen von Funktionseinheiten.

Auch hier steht AMD etwas besser da als Intel. Der Pentium 4 war - wie bereits erwähnt - von Anfang an nicht auf Effizienz, sondern hohe Taktraten ausgelegt. Im Gegensatz hierzu steht der AMD K7, der auch trotz niedrigerem Takt dem Konkurrenten in den meisten Aufgaben gleichwertig wenn nicht gar überlegen ist. Diese Tatsache bringt AMD seit dem Athlon XP mit dem eingeführten P-Rating (Performance-Rating) zum Ausdruck. Der Prozessor wird beispielsweise trotz 1.8 GHz realem Takt als XP 2200+ verkauft, um dem Käufer näherzubringen, dass ein Prozessor aus dem Hause der Konkurrenz mindestens mit 2.2 GHz getaktet sein muss, um mit diesem Prozessor konkurrieren zu können.
Ganz so real sind diese Werte allerdings nicht, skaliert doch der Pentium 4 bei höherem Takt deutlich besser. Auch hängt die tatsächliche Geschwindigkeit sehr stark von den verwendeten Benchmarks ab: Mit einigen kommt der K7 besser zurecht, mit anderen der P4. Nicht nur deshalb bekam AMD bei der Einführung der QuantiSpeed Zahl auch kräftigen Gegenwind aus dem Expertenlager zu spüren.

Im Hinblick auf die Zukunft kann man über die IPC noch nicht sonderlich viel sagen. In den Intel-Labs wird derzeit ein Mobilprozessor entwickelt, der sich als wahres IPC-Wunder herausstellen könnte. Der sog. Banias soll bei bis zu 1 GHz niedrigerem Takt seinem großen Bruder Pentium 4 teilweise deutlich überlegen sein.
Seitens AMD wird mit dem K8 höchstwahrscheinlich ebenfalls eine gesteigerte Effizienz zu erwarten sein, was man weiterhin durch eine QuantiSpeed-Zahl zum Ausdruck bringen will. Letztendlich bringt eine Diskussion jedoch jetzt noch nicht viel, bevor die Prozessoren nicht verfügbar sind, kann man weder auf die Effektivität noch die Effizienz schließen.