Die frühen Mikroprozessoren

Erste Prozessorgenerationen – eine allgemeine Übersicht

Beginnend mit der Entwicklung, die bis in die Siebziger Jahre zurückreicht. Damals wurde der Z80, der RCA-1802, dessen Nachfolger 1806 als auch der 6502-Prozessor eingesetzt. Darauf folgte der Motorola 68000, ein Prozessor mit 16-bit-Adressierung. Sein Nachfolger, der 68020, welcher bereits die 32-bit Technik drin hatte, kam 1984 auf den Markt.

Im Modulset „Dallas 68020“ von Mephisto wurde er erstmalig im Jahr 1986 hardware-basiert für Schachcomputer verwendet. Trotz seiner beachtlichen Leistungsfähigkeit war eine minimalistische, passive Kühlung ausreichend für den Betrieb des Prozessors. 1994 fand man ihn im „Berlin Professional“ mit 24 Mhz Taktung wieder.

Dieser Prozessor wurde sehr vielseitig verwendet. So kam er auch im „MacIntosh II“ von Apple zum Einsatz und, man staunt vielleicht, sogar in der Ausgleichssteuerungseinheit des Eurofighters ist er für wichtige Berechnungen zuständig.

Bereits drei Jahre später, also 1987, war die Weiterentwicklung, der Motorola 68030, inzwischen marktreif geworden. Dieser konnte bis 50 Mhz getaktet werden. Bevorzugt eingesetzt wurde er in Computern von Amiga und Apple. In jener Zeit der ausgehenden Achtziger bis Anfang der Neunziger Jahre.

Im Genius-Modulset der Mephisto-Serie ist er in der Schachcomputer-Szene berühmt geworden. Getaktet war die Recheneinheit damals 1993 mit 33 Mhz. Berücksichtigt man die zunehmend größer werdenden RAM-Chips, die häufig bei 512 KB bis 2 MB rangierten, so verwundert es nicht, das in Kombination mit leistungsfähiger Software und dem gleichzeitigem Einsatz der Hashtables für die Endspielberechnungen, Spielstärken von etwa 2200 Elo erreicht wurden. Dieses Wunder hat der Großrechner „BELLE“ zwar schon ganze 15 Jahre vorher realisiert. Ist aber 1. eine andere Liga und 2. sind uns Projekte, die einen wissenschaftlichen Hintergrund haben, zeitlich immer etwas voraus.

Für uns ist wahrscheinlich jetzt auch interessant welche Unterschiede existierten als die PC-Programme erschienen. Denn wie wir wissen, handelte es sich oftmals um Versionen jener Software, die bereits in den Speicher-ROM´s der Schachcomputer ihren Dienst verrichteten. Oder, was teils auch der Fall war, um vorhandene Programme, die zu diesem Zweck umgeschrieben und an die neue CPU-Architektur angepasst wurden.

Jetzt wollen wir wissen, welche wirklichen Differenzen bezüglich der Leistungsfähigkeit zwischen PC und dediziertem Schachcomputer auf hardware-technischer Seite vorhanden waren.

Die MIPS-Angabe misst die Leistung, zu der eine CPU fähig ist. Das bedeutet in der Umrechnung:

1 MIPS = (entspricht) 1.000.000 Befehle pro Sekunde

Bevor ich zum Direktvergleich komme, möchte ich noch die CPU von Hitachi erwähnen. Und zwar die SH 7034, die im Mephisto Milano Pro und Atlanta verbaut ist.

Hierbei handelt es sich um einen klassischen 32-bit-Prozessor mit RISC-Struktur, der auch industriell eingesetzt wurde.

Jetzt zur eigentlichen Auflistung alter Microprozessoren in ihrer Leistungsfähigkeit im Vergleich mit den frühen Intel-CPU´s, die damals in den IBM-PC´s zum Einsatz kamen. Natürlich wären auch die AMD-Prozessorgenerationen interessant. Allerdings liegen mir die Werte gerade nicht vor und kann Thema für eine nächste Aufstellung werden.

  1. RCA-1802 (Einführung 1974) CMOS-Risc-CPU = 0,4 MIPS bei 6,1 Mhz Einsatz: z.B. Satelliten, Bordcomputer der Raumsonde Galileo und Magellan – Mephisto I, Mephisto II, Mephisto III
  2. Zilog Z80A (1979) CPU = 0,4 MIPS bei 4 Mhz Einsatz: z.B. Homecomputer Tandy TRS-80, Pac-Man – Fidelity CC Sensory 8, Fidelity CC Sensory Voice
  3. MOS 6502 (1975 eingeführt) CPU (1-14 Mhz) = 0,5-7 MIPS Einsatz: z.B. Commodore VC 20, Apple I, II, Steuerungssysteme – Chafitz Sargon 2.5 ARB, Fidelity CC Champion, Fidelity CC Sensory 9
  4. Motorola 68000 (seit 1979) =1,5 MIPS bei12 Mhz (~Intel 80286-8Mhz) Einsatz: z.B. Commodore Amiga, Unix-Systeme, Mephisto Berlin 68000 – Airbus A320 (ELAC), Texas Instruments TI-89, TI-92
  5. Motorola 68020 (seit 1984) = 6 MIPS bei 24 Mhz (~Intel 80386DX16) Einsatz: Eurofighter, Mephisto Berlin Professional 68020
  6. Motorola 68030 (seit 1987) = 10 MIPS bei 33 Mhz (~Intel 80386DX33) Einsatz: z.B. Homecomputer Apple und Amiga, Mephisto Genius 68030
  7. Motorola 68060 (seit 1994) = 88 MIPS bei 66 Mhz (~Intel Pentium 90) Einsatz: z.B. Extended Cards for Amiga, Embedded Systems BMW – Fidelity Elite Avant Garde V11
  8. Hitachi SH7034 (seit 1992) RISC CPU = 20 MIPS bei 20 Mhz (~Intel 80486SX25) Einsatz: z.B. Analogmodem ELSA Microlink 56k, ISDN Adapter TanGo 1000 – Mephisto Milano Pro, Mephisto Atlanta, Modulset Magellan
  9. ARMv2 (seit 1986) RISC-CPU = 7 MIPS bei 12 Mhz (~Intel 80386DX16) Einsatz: z.B. Homecomputer Acorn Archimedes, Mephisto Modulset RISC 2 + 1MB, Saitek RISC 2500, Tasc Chessmachine 14 Mhz
  10. ARMv6 (seit 1991) RISC-CPU = 28 MIPS bei 33 Mhz (~Intel 80486SX33) Einsatz: z.B. Acorn RISC-PC, Mephisto Montreux, Tasc Chessmachine 32 Mhz

So betrachtet haben wir einige relative Annäherungswerte erreicht. Natürlich variieren die geringfügig, aber es sind gute Richtwerte, die den ein oder anderen Vergleich zulassen.

Das „Genius 1“ Programm, welches vermutlich im Mephisto Berlin 68000 als Assembler-Programm eingesetzt wurde, kann in der DOSBOX gestartet werden. Entscheidend sind dann die Einstellungen in der Config.-Datei. Unter „cpu“ können wir auswählen: „auto“ ist die schnellste Umsetzung in der Emulation. Ansonsten „pentium_slow“ (~ Pentium 90), „486_slow“ (~ 80486SX33), „386“ (~ 80386DX33) oder „386_slow“ (~ 80386DX12). Nach der Auswahl des Parameters kann die Geschwindigkeit der DOS-Emulation mit „cycleup“ angepasst werden. Mit „Strg-F11/Strg-F12“ können die Cycles in 100er Schritten nach oben oder unten korrigiert werden. Dadurch eine identische Spielweise/Spielstärke zu erreichen ist zwar schwierig, aber dieser Ansatz kommt im Gedanken zumindest nahe hin.

Übrigens, die RCA-1802 CPU eignete sich im Speziellen deshalb auch für die Raumfahrt, weil sie als einige der wenigen extrem resistent gegen hohe Strahlung war.