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Register und Transistoren

Hallo und guten Tag!

Ich habe eine sehr grundlegende Frage über Prozessoren allgemein.
Ich lese gerade ein Buch über Assemblerprogrammierung und immer wieder taucht in mir die folgende Frage auf:

Egal wo man im Internet schaut, ob in Wikipedia oder sonst wo, wenn es um die Programmierung geht spricht man von Registern. Es gibt sagen wir mal eine handvoll. Auf der anderen (fertigungstechnischen) Seite ist die Rede von hunderten Millionen Transistoren auf einer CPU. Wenn ich das ganze so richtig verstehe ist ein Transistor ein Bauteil der zwei Zustände annehmen kann. Wenn ich jetzt sagen wir mal 14 Register auf einer CPU habe und jedes Register 16 (oder 32) Bit breit ist dann heißt das für mich, dass ich nicht mehr als ein paar hundert Transistoren benötige um eine CPU zu realisieren?!? Was machen dann die restlichen paar hundert Millionen Transistoren?

Einfach gefragt: Welcher Zusammenhang besteht zwischen Registern und Transistoren?

Falls die Frage nicht hier her passt, bitte ich um Entschuldigung. Wusste nicht wo ich sonst noch nachschauen kann.

Vielen Dank! 


Antworten zu Register und Transistoren:

http://assembler.hpfsc.de/

gib mal   >>   register assembler     <<< in Google ein ...

http://www.google.de/search?q=Register+assembler+transistor&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:de:official&client=firefox-a

oder >>> register assembler transistor <<<
« Letzte Änderung: 08.11.08, 15:18:46 von HCK »

Naja, im Prinzip schon richtig. Aber eine CPU besteht ja aus mehr als nur einer Handvoll Registern. Da gibt es u.a. Recheneinheiten für verschiedene Funktionen, Teile zum Bearbeiten der Befehle, Adressverarbeitung und nicht zuletzt auch große Speicher (Cache).
Außerdem ist CPU nicht gleich CPU. Eine einfache ließe sich sicherlich mit ein paar Tausend Transistoren bauen (der 8086 hatte so ca. 30.000).

Stimmt so, wie Lisaa es sagte - bedenke bitte, das die gesamten Schalteinheiten in einem Prozessor, in der logischen digitalen Schalttechnik im Prinzip auf 3 Grundbausteinen aufgebaut sind:
- UND (Konjunktion)
- ODER (Disjunktion)
- Nein (Negation, Negator)
Aus diesen drei Grundbausteinen ist der gesamte digitale Teil eines PC aufgebaut. So ist ein NOR- Glied aus einem ODER + einem Negator realisiert - bei einer Funktion "1 oder 2 - Nicht" wären dies schon 6 Transistoren.
Es sind unzählige solche Verknüpfungen - und jeder einzelne Zweig besteht aus mindestens einem Transistor.
Außerdem - es sind unzählige Redundanzen vorhanden.
Also Kanäle, Schaltzweige, die beim Ausfall eines Transistors automatisch die Funktion des Ausgefallenen übernehmen.
Genau das ist zum Beispiel eines der Kriterien der Zuverlässigkeit eines Schaltkreises, eines Prozessors: je mehr funktionstüchtige Redundanzen vorhanden sind, umso besser, langlebiger ist das Teil.
Es gibt dazu noch sehr viel mehr zu sagen - aber das soll Dir nur mal einen ganz allgemeinen Zusammenhang erklären.

Jürgen

Hast du da nähere Informationen über die Redundanzen? Das interessiert mich nämlich gerade mal. Wie man solche Sachen geschickt einsetzt, um möglichst viel Funktionalität abzudecken, ohne die Chipfläche und Stromverbrauch allzu hoch werden zu lassen. Ich weiß, dass man Redundanz oft bei On-Chip-Speichern (Caches) einsetzt, aber da ist es auch relativ einfach, weil jeder Speicherblock jeden anderen ersetzen kann. Zum "funktionalen Teil" einer CPU hab ich aber bisher nichts brauchbares finden können - also, wenn du da was hast - immer her damit.

Nein, Lisaa - mehr als allgemeine Informationen darüber habe ich auch nicht.
Ein naher Verwandter arbeitet in der Entwicklung neuer Prozessoren mit, in einem längeren Gespräch über dieses Thema haben wir das mal mehr nebenbei erörtert - wie dies technisch genau realisiert ist, kann ich nicht sagen.
Er erklärte mir nur, das schon beim Herstellungsprozeß eine Unzahl von Transistoren (was für diese MOSFET- Schaltelemente eigentlich ein irreführender Ausdruck ist) garnicht "realisiert" werden können und aus diesem Grunde viele sozusagen parallel, redundant also realisiert werden - teilweise ganze Schaltelemente.
Ein 2-fach NOR eben besteht aus  vier "Transistoren" (eigentlich Dioden) für das ODER und zwei "Transistoren" für den Negator. Das kann man sich allerdings eben kaum diskret vorstellen - ist im Prinzip aber ein einziger, winziger Komplex verschieden dotierten Siliziums. Und das dann viele Male nebeneinander.
Nur der Kaufmann zählt dann für seine Werbung die "Transistoren" und behauptet, besagtes Element besitze 6 Transistoren.
Nein, das ist bei mir nichts weiter als Allgemeinwissen.
Genaue physikalische Zusammenhänge kann ich da nicht nennen.
Und es sind ja keine "technischen" Zusammenhänge mehr wie in der diskreten Transistortechnik, sondern auf Atomniveaus basierende Physikalische.

Jürgen

Klar, ist die Zählung von Transistoren fragwürdig, aber bei der Entwicklung abstrahiert man ja auch davon und betrachtet maximal (im "hardwarenächsten Fall") Gatter. Also die kleinsten funktionalen Elemente.
Wie man das dann physikalisch umsetzt ist ja eigentlich egal - aber man müsste solche Redundanzen ja schon auf eben dieser Gatter-Ebene implementieren. Denn eine solche Beschreibung ist ja immer noch die Basis für das Errechnen des Layouts (Place&Route), also die physikalische Umsetzung, sowie auch z.B. zum Berechnen der Testpattern.
Aber wahrscheinlich macht das eh jede Halbleiterbude anders... hätte mich halt interessiert, an welchen (kritischen?) Stellen man Redundanz verwendet und wo nicht.

Ja das is Wahnsinn was da alles verbaut ist an transistoren


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