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20.03.1981 - 

IBM präsentiert Labormodell schnellerer Schaltkreise:

Computer-Design wird flexibler

SAN FRANCISCO - Beträchtlich leistungsfähiger als heutige Modelle könnten Computer der Zukunft werden, rüstet man sie mit Schaltkreisen des neuen Typs "Konian-Walsh" aus, den IBM-Mitarbeiter Richard R. Konian auf der "Compcon 81" in San Francisco vorstellte. Heute noch ein Labormuster, verspricht die Neuentwicklung laut Konian beträchtliche Gewinne an Schaltgeschwindigkeit, Kompaktheit und Strom-Ersparnis, wobei der Witz der Sache darin liegt, daß man je nach Einsatzzweck entweder die Betonung auf "schnell" oder auf "kompakt" legen kann, aber auch sinnvolle Kombinationen beider Eigenschaften darstellbar sind.

Um den Wert der Novität, an deren Konzept auch IBM-Mitarbeiter James L. Walsh beteiligt war, richtig einschätzen zu können, muß man sich vor Augen halten, daß sich herkömmliche Gatter meist nur dann schneller machen lassen, wenn man gleichzeitig erhöhten Stromverbrauch in Kauf nimmt. Das bedeutet wiederum, man muß mit größerer Wärmeentwicklung fertig werden.

Und selbst wenn man technisch mit der unerwünschten Verlustwärme fertig werden sollte - es bleibt das Problem, daß die aufwendige Kühlanlage einen beachtlichen Kostenfaktor darstellt, also die Konkurrenzfähigkeit eines Rechners beeinträchtigen kann. Obwohl nämlich pro Schaltkreis nur 10 bis 15 Milliwatt Energie konsumiert werden, summieren diese Verluste sich bei den zigtausend Gattern eines Computers eben doch zu beträchtlichen Wärmemengen.

Probleme der Wärmeerzeugung und -ableitung setzten aber auch Versuchen Grenzen, die Schaltzeiten eines Rechners "einfach" durch Verkleinern der physikalischen Abmessungen der Leiterbahnstrukturen zu erhöhen, indem man gewissermaßen den Weg abkürzt, den die Impulse zu nehmen haben. Von beiden Seiten her - Vergrößern der Stromaufnahme und Verringern der Abmessungen - ist der Steigerung der Rechengeschwindigkeit also eine Grenze gesetzt, die nur durch neue Ideen überwunden werden kann.

Seine bemerkenswerten Eigenschaften verdankt der neue Konian-Walsh-Schaltkreis einem zweigeteilten Aufbau: Die eine Sektion bewerkstelligt die logischen Funktionen, die andere "treibt", simpel ausgedrückt, das ausgesandte Signal auf die benötigten Strom- und Spannungswerte.

Interessant ist ein Vergleich der Neulinge mit herkömmlichen Logikfamilien wie Transistor-Transistor-Logik (TTL) und Emitter-Coupled-Logik (ECL). Bei TTL hat man es mit sehr kompakten, nur wenig Strom aufnehmenden Schaltkreisen zu tun, die sich in großer Dichte nebeneinanderpacken lassen. Allerdings zahlt man für diese Vorteile mit relativ langen Schaltzeiten.

ECL-Schaltungen wiederum sind vergleichsweise groß, dafür aber auch sehr schnell. Fordert man die höchstmöglichen Schaltgeschwindigkeiten, so muß man dafür aber wieder mit beträchtlich mehr Leistungsverlusten als bei TTL bezahlen.

Genau im Mittelfeld liegt hier nun IBMs neues Konian-Walsh-Baumuster, denn bei Schaltgeschwindigkeiten, die denen von ECL-Kreisen entsprechen, liegt es in puncto Verlustleistung und Packungsdichte im TTL-Bereich, erläuterte Erfinder Konian in der kalifornischen Metropole. Und was die Konstrukteure von Computern besonders freuen dürfte: Diese neuen Schaltkreise versprechen auch eine große Flexibilität.

Denn kommt es dem Entwerfer eines Rechners auf Tempo an, so kann er sich mit ein paar tausend Schaltkreisen auf dem Chip begnügen, von denen jeder so an die 2,5 Milliwatt Leistung konsumiert. Kommt es hingegen auf geringe Stromaufnahme an, so lassen sich auch doppelt so viele Gatter auf dem Chip plazieren, von denen jedes dann nur rund 0,5 bis 0,7 Milliwatt beansprucht. Dann dauert's eben etwas länger, bis der Computer "einen neuen Gedanken fassen kann."

Sollten die weiteren Entwicklungsarbeiten am Konian-Walsh-Schaltkreis die praktische Nutzbarkeit dieser Novität bestätigen, so stünde den Konstrukteuren damit erstmals, wie IBM erläutert, ein Schaltkreistyp zur Verfügung, bei dem man auf ein- und demselben Chip einfache und Hochleistungs-Schaltkreise kombiniert einsetzen könnte.

Wie sicher sogar in Kreisen Hardware-ignorierender Software-Freaks bekannt ist, bestehen Computerschaltkreise aus sinnvollen Kombinationen von Widerständen und Transistoren, die die logischen Funktionen eines Computers, durch unmittelbare Beeinflussung der einzelnen Strompfade vollführen. Diese Strompfade sind bei der Neuentwicklung der IBM-General Technology Division in East Fishkill, New York, kürzer als bei den herkömmlichen Schaltkreisen vergleichbarer Auslegung. Sie konsumierten demnach weniger Strom und haben geringere "Signalverzögerungszeiten" als State-of-the-Art Schaltkreise.