Gigaherz-Verwirrung

[TAVLON]

Hallo an alle Leser!

Erstmal sollte dieser Thread hier am falschen orte sein, dann scheibt ihn doch bitte dahin
wo er wirklich gehört. bin noch ziemlich neu hier auf dem board und kenn mich noch nicht
so richtig aus

Ich wünsche mir ein wenig aufklärung wieviel GHZ denn jetzt ein GHZ ist!?

Bin momentan extremst verwirrt und muss auch gestehen dass ich das noch nie so recht
verstanden habe!
Was ich bissher über PowerPC Computern gehört habe hieß immer " jaa ein G5 mit 2GHZ kann
einen P4 2,2GHZ schlagen. ok soweit hab ich dass auch begriffen. wegen software optimierung
und so ist also nen G5 mit nem P4 fertig geworden. -> 2GHZ = 2,2GHZ (is alles nur nen beispiel.
inwiefern die exakten zahlen stimmen weiß ich nicht)
dann gab es noch dass ein P4 mit 2GHZ von einem Athlon mit 1,8GHZ geschlagen wurde. der
amd Prozessor hat desshalb ja dieses Kürzel " 2000 + " bekommen.
jetzt verbaut apple intel pentium M basierte Yonah prozessoren --
(bleiben wir bei all dem mal auf den single-core varianten, dass ein prozessor jetzt auf einmal 2 prozessoren beinhaltet, oder nur so tut, oder - PFF da blick ich ehh schon nimmer durch! will das zeug ja nur benutzen, nicht nachbauen! )
-- was is das denn jetzt schon wieder? hab jetzt auf irgend einer seite gelesen dass ein
single-core "M" mit 1,6GHZ aber nicht gleich P4 1,6 GHZ ist.
Meine Verwirrung ist komplett! Jetzt ist selbst im eigenen Hause ein GHZ nicht mehr ein GHZ!
Wo soll dass denn hinführen???

Ist für mich in dem sinne wichtig, da ja das neue ibook (oder auch macbook!?) relativ sicher
einen 1,6 GHZ Intel Core-Single haben werde.
momentan sitz ich noch auf einem P4 2 GHZ 512MB-SDRAM gestützten Windows PC.
selbstverständlich glaube ich an die Software Optimierung von seitens apple, dass diese 400MHZ
differenz nicht mehr spürbar sein werden (oder doch.. z.b. Photoshop ?)

Könnte mich also bitte bitte bitte jemand aufklären, was jetzt ein GHZ ist!? ( bei intel,
für AMD hatte ich noch garnie was übrig, powerpc auch wenn er zur aussterbenden art gehört
würde mich auch interessieren, müsst euch aber die mühe nicht unbedingt machen )

DANKE DANKE DANKE!

 

[action]

ghz ist eine frequenz mit der der prozesser arbeitet. die transitoren schalten in einen takt von 1ghz, daher 1 mrd mal pro sec. das hat nix meit der geschwindigkeit zu tun. geschwindigkeit entsteht dadurch wie effektiv er dies schaltvorgänge ausnützt, daher sind auch alte 2.8ghz p4 nicht so schnell wie die neuen 2.8ghz P4´s. vergiss die GHz. sie sagen rein gar nix aus.

 

[amarok]

ich vermute die neuen singel core cpus dürften wesentlich schneller sein als deine alte olle 2GhZ Desktop CPU

Die Zahl sagt also nur noch bedingt etwas aus.

 

[winnie]

Ich bin mir meiner Sache nicht ganz sicher, aber bei der Geschwindigkeit kommt es doch auf den Arbeitsspeicher an oder??

 

[action]

das gesamtsystem bestehen aus hardware mit all seinen teilen und software, auf das kommt es an. und ein so perfectes system bekommt man (fast) nur bei apple

 

[TAVLON]

Super! OK! DANKE!
Damit schmeißt ihr aber meinen bisherigen Maßstab (GHZ) der Geschwindigkeit auf den Müll!

woher kenn ich denn dann die geschwindigkeit eines prozessors?

 

[Cyrics]

wie gesagt wurde, wird die Geschwindigkeit durch vielerlei Komponenten erreicht. Dabei ist sowohl der Festplatten-Cache, als auch der Cache auf dem CPU, als auch auch die Ghz-Zahl, als auch der RAM entscheidend.

Wie gesagt wurde sagt die Ghz-Zahl nur etwas die Schaltvorgänge aus. Was nützt dir aber ein schnellschaltender CPU, wenn die Daten ewig von Festplatte zum CPU durch veraltete Übertragungsmethoden oder dergleichen brauch.
Wenn der CPU sehr schnell ist, brauch er auch nur einen geringen Cache. Sind es dagegen schon Dual-Core-Chips, dann teilen die sich oft den gleichen Cache, also die Warteschlange. Nun ist dieser Cache aber auch schnell voll, und dann langweilt sich der eine Kern schon, während der andere noch den kompletten Cache blockiert. Es kommt da also auf die Abstimmung an, und welche Aktionen ausgeführt werden, die ja dann die benötigte Größe des Caches bestimmen.
Nun kommt es darauf an wie der CPU konstruiert ist. Es ist letztendlich ein Chip, der einen grundlegenden Befehlssatz mit sich bringt. Der PowerPC hat sich dadurch ausgezeichnet einen geringen Befehlssatz mitzubringen und dadurch mit den grundlegensten Funktionen (vielleicht sagen dir ja Debug-Befehle etwas) größere komplexe Aufgaben zu lösen. Nachteil ist da eindeutig, dass man mit einem sehr kleinen Befehlssatz eben etwas sehr großes erst konstruieren muss.
Das kann man mit einem Sprachschatz eigentlich vergleichen... wenn du einige Wörter auf englisch wirklich gut beherrschst, dann fällt es dir wesentlich leichter aus diesen paar grundlegenden Worten einen größeren komplexen Satz zu konstruieren. Der Intel-Chip ist da etwas sehr aufgeplustert und hat einen riesigen Befehlssatz. Das ist angeblich seine Stärke, aber von vielen eben auch als Schwäche angesehen. Der Chip ist vollgelagert mit Befehlen, die (oha, ich hab ein Deja-vu) den Chip eher ausbremsen. Das kann man wohl vergleichen als wenn du dir die Fesplatte mit Daten zu haust, und dann nach einer Datei suchst. Die Datei hast du schneller gefunden, wenn du nur 20 Dateien hast, als wenn du 2000 von ihnen hast. Dafür erreicht der Intel-Chip bei manchen speziellen Befehlen wesentlich bessere Zeiten des Rechnens. Der PowerPC dagegen ist in der breiten Masse konstant arbeitend. Daher hört man auch oft, dass Macs eigentlich nie so richtig hängen, sondern auch immer weiterhin ihren Dienst verrichten, aber etwas langsamer wirken, wenn viel gerechnet wird. Der PC mit Intel dagegen wirkt eher so, dass er manchmal richtig stockt, und manchmal dafür richtig schnell ist. Ich mag den PowerPC von der Konstruktion da einfach mehr. Der PowerPC war von der Konstruktion besser, aber hatte nur noch wenig Möglichkeiten sich weiter nach oben zu öffnen.
Woran man also die Geschwindigkeit derzeit festmachen ist also von vielen Komponenten abhängig. Als erstes ist die Chip-Art entscheidend, dann der Frontside-Bus, der die Geschwindigkeit zwischen allen Komponenten bestimmt. Die Größe des CPU-Caches, dann die Größe des RAMs und dessen Taktfrequenz, dann die Anbindung der Festplatten, der Speicher der Grafikkarte, deren Chipsatz, und dann als verbindenes Objekt muss das Mainboard alles miteinander verbinden.
Du merkst... Geschwindigkeit ist nicht einfach so festzumachen.

 

[TAVLON]

Wunderbar! Du hast's echt rausgehauen! damit hab's sogar ich verstanden!
und danke dass du mir den powerPC prozessor gegenüber gestellt hast! das hat auch endlich
einmal dazu geführt, dass ich den ein wenig mehr versteh und nicht einfach nur denke "andrer
prozessor, selbe aufgabe" was ja nicht ganz stimmt, wenn man unterschiedliche "sprachen" mit
unterschiedlich vielen wörtern benutzt. dachte es gibt einfach nur 0=strom aus/ 1=strom an,
dass es in den prozessoren wieder (natürlich kommt er nicht über 0/1 hinaus) andere befehls-
ketten gibt is mir neu, leuchtet aber ein!

jetzt ergeben sich aber dadurch neue probleme, die mein gehirn lösen will, aber wie üblich nicht
kann...

Wenn ich mir jetzt einen Apple-Intel Rechner kaufe, dann habe ich genauso das problem mit
den langen, vielen wörtern wie wenn ich mir einen Dell computer kaufe.
Oder? Zumindest habe ich einen Intel Prozessor im gehäuse, den ich mit über vielen befehlen
dazubringen muss mac osx + programme genauso auszuführen wie als würde ich einen PowerPC
prozessor benutzen, der allerdings für das selbe ergebnis nur wenige befehlen benötigt hat.

ist es also so, dass mac osx jetzt viele wörter benutzt oder sich auf DIE wörter beschränkt,
die auch dem intel prozessor flott und reibungslos von der hand gehen?
(oder kurz, is nen intel prozessor nicht vielleicht irgendwann dafür verantwortlich, dass
mac os die selben leiden, im sinne von systemabstürzen, extrem langsam werdend, etc- hat
wie windows? denn die vielen befehle bremsen ja wie du sagtest das system aus...)

Das is blöd zu erklären...

habt ihr's trotzdem verstanden was ich meine?

Vielen Dank für alle antworten! Das mosaik setzt sich zusammen, aber mir fehlen noch steine!

 

[tstening]

Die CPU ist nicht dafür verantwortlich, ob ein System abstürzt oder nicht. Sehe es einfach so: Der PowerPC hat einen kleineren Befehlssatz, kann aber jeden Befehl davon recht schnell ausführen. Das ist auch notwendig, denn es müssen ja komplexe Aufgaben aus den einfachen Befehlen zusammengesetzt werden.

Eine Intel CPU hat komplexere Befehle, die quasi eine größere Funktionalität pro Befehl bieten. Um das selbe zu erreichen, muss der PowerPC mehr Instruktionen ausführen. Die Befehle der Intel CPU werden intern in kleinere Instruktionen zerlegt, die dann ausgeführt werden.

Jetzt mal konkret zu Deinem Vergleich: Intel Core Single gegen PowerPC G5. Einer der Vorgänger des aktullen Core Single werkelt in meinem Notebook: Pentium M, 1,4 GHz. Der ist im Cinebench ein klein wenig schneller, als der iMac G5, 1.9 GHz. Die rohe Rechenleistung ist also pro MHz deutlich besser, als beim G5. Nun hat sich die Technik des Pentium M im Laufe der letzen beiden Jahre verbessert. Man kann also davon ausgehen, dass die rohe Rechenleistung des Core Single pro MHz nochmals deutlich gestiegen ist.

Du musst Dich heutzutage vom Gedanken "viele MHz = hohe Geschwindigkeit" verabschieden. Jede Architektur arbeitet mit einer bestimmten Effizienz. Eine Notebook-CPU, wie die neuen Core CPUs oder die Vorgänger Pentium M, müssen effizient arbeiten, also möglichste viel Geschwindkeit pro MHz erzielen, um stromsparend zu sein. Hat eine CPU eine höhere Effizienz pro MHz, kann man sie mit weniger MHz takten, um eine gleichwertige Leitung zu einer höher getakteten, aber weniger effizienten CPU zu erhalten.

Gehe einfach davon aus, dass die neuen Macs sicherlich nicht langsamer sein werden, als ihre Vörgänger, wenn sie mit nativer Software laufen.

Gruss, Tobias

 

[tjp]

Naja, so ganz stimmt das von Cyrics angeführte nicht. Denn ein PowerPC hat auch sehr viele Befehle. Allerdings gibt es einen großen Unterschied zwischen PowerPC und x86 Befehlssatz, der Befehlssatz des PowerPCs ist so angelegt, daß alle Befehle+Argumente möglichst ein Vielfaches eines Maschinenwortes sind. Dadurch wird der Teil der CPU einfacher, der die Befehle auswerten muß. Das spart Transistoren -> billiger ggf. höhere Taktfrequenz möglich. Der x86 Befehlssatz ist älter und dadurch deutlich unharmonischer. x86 nennt man CISC und PowerPC RISC (wobei das nicht so ganz stimmt, da PowerPCs sehr viele Befehle für einen RISC Chip haben)

Sowohl Intel x86, AMD x86 wie auch IBMs neuste PowerPCs führen nicht mehr alle Befehle direkt aus. Der jeweilige Prozessor übersetzt die Befehle in einen internen P-Code, das heißt in der Regel mehrere P-Code Befehle ersetzen den eigentlichen CPU-Befehl. Erst dieser P-Code wird intern vom Prozessor verstanden. Beim PowerPC betrifft das nur einige CPUs (die neusten) und nur einen Teil der komplizierten Befehle, bei Intel und AMD mittlerweile wohl den kompletten Befehlssatz. De facto ist ein modernen x86 Prozessor ein RISC Prozessor mit angebauten x86 Hardwareemulator.

Der Compiler (das Programm das Programmquelltexte, d.h. von Menschen leicht lesbare Programme, in Maschinencode übersetzt) kann effizienter arbeiten, wenn er möglichst die volle Kontrolle über die später ausgeführten Befehle hat. P-Code ist da im Grund von Nachteil.

Die Geschwindigkeit eines Prozessor hängt maßgeblich davon ab, wie viele Ausführungseinheiten er hat. D.h. er kann mehrere Dinge echt gleichzeitig tun, allerdings ist kein Computerprogramm so, daß man wirklich alle Einheiten immer 100% auslasten könnte.

Aus der Anzahl Ausführungsheiten und der Taktfrequenz kann man eine theoretische obere Schranke errechnen, die für die Leistungsfähigkeit des Prozessor gilt. D.h. unter keinen Betriebszustand wird der Prozessor dieses Wert jemals überschreiten. Theoretisch deshalb, weil in der Realität eine Menge Faktoren diesen Wert noch weiter absenken.

Der nächste Punkt ist die sogenannte Pipeline, diese hat man eingeführt, weil es effizienter ist Befehle in mehreren Schritten hintereinander auszuführen (anderfalls müten die Zeiten für einen Takt länger sein -> geringere Frequenz der CPU). Stark vereinfachtes Beispiel: Dekodieren des Befehls, Laden der Daten (aus den Registern), Befehlausführen, Daten ablegen (in die Register). Damit das effizient ist, würde man in meinen Beispiel eine 4-stufige Pipeline haben (4 Schritte bis der Befehl abgearbeitet wurde), und gleichzeitig würden 4 Befehle in der Pipeline sein. Wenn man nun aber aus irgend einem Grund andere als die 3 Befehle in Vorbereitung bräuchte, dann müßte man die Arbeit an den 3 Befehlen wegschmeißen und mit anderen Befehlen weitermachen, aber das geht frühestens nach 4 Takten. D.h. es gäbe eine Latenz von 4 Takten.

(Register sind schnelle Speicher in der CPU, in der Daten temporär vorgehalten werden)

Also eine tiefe Pipeline bedeutet in einigen Situationen man muß viel Arbeit wegwerfen und hat eine hohe Latenz. Aber nur eine tiefe Pipeline erlaubt es hohe Taktraten relativ zur Speicheranbindung zu haben, der P-Code im x86 erhöht die Pipeline-Tiefe ebenfalls.

Dann kommt noch ein Haufen Zeugs hinzu, was die effektive Geschwindigkeit eines Prozessor gewaltig beeinflußt. Es Bücher über CPU Design da kann man die Grundgedanken nachlesen, aber ich würde solche Bücher eher als schwere Kost einordnen und es Bedarf eine hohe Affinität zu Mathematik/theoretischer Informatik um diese zu lesen.

Aktuell sind IBM POWER5+ max 2,1GHz (ein PowerPC für Server/Workstations), IBM PowerPC970MP 2,5GHz, Intel Itanium2 1,6GHz, Intel Pentium4 4,2GHz, Intel Core Solo/Duo 2,17GHz, AMD Opteron 2,8GHz nicht all zu sehr bei den Ausführungsgeschwindigkeiten "normaler" Programme auseinander: 10-25% dürften das so sein. Es sind die Taktraten des aktuell schnellsten Prozessor angegeben, wie du siehst gibt es da größere Unterschiede. Wenn man Programme benutzt, die spezielle Anforderungen haben sieht die Geschichte gleich anders aus, da gibt es zwischen den Prozessoren zum Teil deftige Unterschiede.

 

[tjp]

(oder kurz, is nen intel prozessor nicht vielleicht irgendwann dafür verantwortlich, dass
mac os die selben leiden, im sinne von systemabstürzen, extrem langsam werdend, etc- hat
wie windows? denn die vielen befehle bremsen ja wie du sagtest das system aus...)

Das is blöd zu erklären...

habt ihr's trotzdem verstanden was ich meine?

Nein, denn für die Probleme sowohl von Windows wie auch MacOS X (auch MacOS X hat Macken, aber andere als Windows) ist die Art und Weise wie die beiden Betriebssysteme "programmiert wurden" veranwortlich. Wenn man beide mit einem gutem Server OS wie etwas Solaris vergleicht, dann gehen sie mit dem Computer sehr viel ineffizienter um. Dafür gibt es keinen spezifischen Grund, damit meine ich, es wird nicht durch den Komfort der beiden OS verschuldet, sondern durch schlampige "Programmierung" von Windows und MacOS X.

Die Programmierung steht in Anführungszeichen, da es eher um Softwaredesign geht, d.h. man verschiedene Methoden benutzen kann dasselbe zu tun, diese aber unterschiedlich effizient sind.

 

[TAVLON]

Puh! Wow! Kopfweh!
Also nach mehrmaligen lesens eurer antworten beginnt es nun langsam in meinem kopf zu
dämmern! ich mus gestehen dass ich nicht alles verstanden habe was ihr mir ausgeführt habt,
aber so die groben zusammenhänge kamen an! VIELEN DANK DAFÜR!
da ich befürchte das könnte noch weiter alles in'S detail führen und ich dann daraus wahrscheinlich
garnichts mehr lernen kann, bzw ich den artikel dann 20x lesen um nen überblick zu bekommen
stelle ich das fragen über die prozessoren ein!
Was mich aber schon noch interessieren würde: Woher wisst ihr das alles?
ich mein wie oben schon gesagt, die bücher die es darüber gibt sind bestimmt keine einschlaf
lektüre, sondern eher zum studieren da... also seid ihr alle von IBM / Intel, oder war/ist
euer wissensdurst bezüglich dieses themas einfach zu groß geworden?

VIELEN DANK nochmal an alle die sich so viel mühe mit mir gegeben haben!!!!
Ich weiß zu schätzen wieviel arbeit hinter euren antworten steckt!

LG max