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10.10.1986 - 

Neuer INTEL-Prozessor katapultiert Personal Computer in Mini-Höhen, aber:

Die Software entscheidet über 80386-Erfolg

ESCHBORN (CW) - Eine Implementierung des VM-Betriebssystems von IBM auf Intels 80386- Prozessor würde die DOS-Welt auf den Kopf stellen. Dies ist ein Ergebnis der IDC-Studie "Outlook for 80386-Based Systems: New Directions in Microcomputing". Der folgende Auszug aus dieser Studie erschien im EDP Deutschland Report 17/86, herausgegeben von der IDC Deutschland GmbH, Eschborn.

Als Compaq kürzlich in Frankfurt ihr neues Modell "Despro 386" vorstellte, läutete der PC-Highflyer auch in Deutschland die Geburt einer neuen PC-Generation ein, über die in den USA schon seit längerem spekuliert wird. Das Herz der neuen Geräte ist Intels Mikroprozessor 80386.

Rund 100 Millionen Dollar und vier Jahre Arbeit investierte Intel in die Entwicklung des 80386. Als John Crawford im März 1982 mit der Konzeptplanung des 80386 begann, galt es, drei Aspekte zu berücksichtigen:

- Der neue Prozessor sollte kompatibel zu seinen Vorgängermodellen 8088/86 und 80286 sein. Wie bedeutsam Kompatibilität ist, hatte Intel Anfang 1981 gelernt, als das Unternehmen mit dem 432 einen "Superprozessor" vorstellte. Der 432 basierte auf einer neuartigen Architektur, wodurch der Prozessor zwar äußerst leistungsfähig, aber auch völlig inkompatibel zu bestehenden CPU-Familien war. Das technische Wunderwerk wurde zum kommerziellen Flop.

- Der neue 80386 sollte bei seinem Erscheinen der leistungsfähigste Mikroprozessor sein, der in Großserie gefertigt wird. Dazu war eine "echte" 32-Bit-CPU mit einer Busbreite von 32 Bit erforderlich. Zudem mußte Motorolas 68000, der damals schon mitten in der Entwicklungsphase steckte und 1983 verfügbar wurde, leistungsmäßig übertroffen werden.

- Intel wollte den neuen Prozessor nicht am "grünen Tisch" entwerfen, sondern in enger Abstimmung mit Halbleiter-Großabnehmern, deren Wünsche beim Konzeptentwurf berücksichtigt werden sollten.

Im Oktober 1982 legte Crawford eine Dokumentation über die Softwareoberfläche des 80386 aus der Sicht des Programmierers vor, 18 Monate später hatte die Entwicklungscrew die Hardware-Architektur des Prozessors entworfen. Ende 1984 stand das Chipidesign weitgehend fest. Am 9. August 1985 konnte Intel den ersten Wafer mit 55 Chips vorweisen, zwei Wochen später wurden die ersten Entwicklungsexemplare an Kunden verschickt. Die Serienauslieferung des 80386 begann Anfang August, der Stückpreis beträgt 299 Dollar bei Fertigungsabnahmemengen. Noch in diesem Jahr hofft Intel, rund 100 000 CPUs auf 80386-Basis absetzen zu können, 1987 soll die Produktionskapazität auf zwei Millionen Prozessoren hochgefahren werden.

Der 80386 wird jedoch nicht nur für die Zukunft der finanziell angeschlagenen Halbleiterschmiede Intel (42,35 Millionen, Dollar Verlust im ersten Halbjahr 1986) von entscheidender Bedeutung sein. Die gesamte PC-Branche und auch die Hersteller kleinerer Mehrplatzsysteme werden davon betroffen sein.

Die ersten auf den Markt drängenden Systeme auf der Basis des 80386 (beispielsweise von Compaq) sind im Grunde nichts anderes als High-speed-Ausführungen des IBM-Modells PCAT. Um kompatibel zu der breiten Palette bestehender MS-DOS-Software zu bleiben, wird der 80386 im 8086-Emulationsmodus betrieben. Das Angebot an Programmen, die den Native-Modus des 80386 ausnutzen, beschrankt sich

bislang auf einige wenige Entwicklungsumgebungen und eine

Xenix-Implementierung.

Längerfristig wird der 80386, ausgestattet mit geeigneter Software, hauptsächlich in drei Produktgruppen Einzug halten: Einplatzworkstations ("Power PC"), Mehrplatzsysteme und LAN-File-Server.

Einplatzsysteme auf Basis des Intel 80386 zielen auf den oft zitierten "Power User" (PU), hinter dem sich im allgemeinen eine Person mit Management- und/oder Sachbearbeitungsfunktionen oder aber ein technisch-wissenschaftlicher Nutzer verbirgt. Ob das "Heer der Möchtegern-PUs", das Microsofts Deutschland-chef Joachim Kempin sieht, tatsächlich auch existiert, bleibt abzuwarten.

In diesem Bereich wird überwiegend MS-DOS eingesetzt werden, zunächst die Version 3.x, später vermutlich die für den Intel 80386 erwartete Version 6.x. In Einzelfällen mag Unix oder Xenix Bedeutung erlangen.

Die Leistungsmerkmale des 80386 erlauben die Entwicklung von Systemen, die für herkömmliche, kleinere Mehrplatzanlagen (Small Scale) eine scharfe Konkurrenz darstellen können. Ein mit der IBM /36 vergleichbares Mehrplatzsystem auf 80386-Basis ließe sich für 10 00 bis 20 000 Dollar anbieten; der /36 kostet 20 000 bis 100 000 Dollar.

Im Bereich der File- und Gateway-Server dürfte sich der 80386 innerhalb kurzer Zeit als Standard durchsetzen. Ein 10 000 Dollar-Server auf Basis des 80386 stößt immerhin in die Leistungsbereiche von Minis vor - bei einer Ersparnis von 50 000 bis 100 000 Dollar. Natürlich bietet sich der 80386 neben diesen drei Haupteinsatzgebieten aufgrund seiner Leistungsfähigkeit auch für andere Anwendungen an.

Folgende Merkmale des Intel 80386 sind besonderer Erwähnung wert:

Aufgrund der Architekturbreite von 32 Bit verarbeitet der 80386 pro Taktzyklus doppelt so viel Daten wie sein Vorgängermodell 80286.

Hinzu kommt eine signifikant erhöhte Taktfrequenz. Bringt es der 80286 im PCAT mittlerweile auf 8 Megahertz und in anderen Konfigurationen bestenfalls auf 12 Megahertz, so ist der 80386 schon heute in Versionen mit 12 und 16 Megahertz -verfügbar und wird in Zukunft auf 20 oder gar 24 Megahertz "hochgeschraubt" werden.

In Benchmarktests reicht der 80386 in den Leistungsbereich von drei bis vier Mips hinein (bei 16 Megahertz Taktfrequenz). Zum Vergleich: Der PCAT kommt mit einer 8-Megahertz-80286 nur auf rund 0,5 Mips. DECs 32-Bit-Workstation Micro-VAX II liegt bei knapp 1 Mips.

Während der adressierbare Hauptspeicher (RAM) einer 16-Bit-Architektur auf 16 MB begrenzt ist, vermag die 32-Bit-CPU 80386 bis zu vier GB anzusprechen. PCs der Zukunft sollen die Fähigkeit zum Multitasking- und Mutiuserbetrieb, erweiterte grafische Möglichkeiten, benutzerfreundlichere Oberflächen mit KI-Komponenten etc. besitzen. Deshalb sind die 4 GB auf dem Schreibtisch nicht so utopisch, wie sie vielleicht für manchen heute noch scheinen.

Die Möglichkeit des 80286, 16 MB RAM zu adressieren, ist heute noch durch die 640-KB-Grenze von MS-DOS eingeschränkt. Mit der DOS-Version 5.x, die dem 80286 im Native-Modus- entspricht, wird dieser Prozessor von ausnutzbar sein. Entsprechendes ist von der DOS-Version 6.x für den 80386 zu erwarten.

Trotz über die Jahrzehnte hinweg drastisch gefallener Halbleiterpreise ist RAM-Speicherplatz auch heute noch teurer als magnetische oder (neuerdings) optische Externspeicherkapazität. Im PC-Bereich kostet ein MB RAM um die 750 Dollar, ein MB Festplattenspeicher aber im Durchschnitt nur zirka 60 Dollar.

Bei dem Konzept virtueller Speicherverwaltung wird Haupt- durch Plattenspeicherkapazität ergänzt, ohne eine logische Trennlinie zwischen beiden Medien zu ziehen. Das kommt im Grunde dem Ersatz von RAM durch Externspeicher gleich. Virtuelle Speicherverwaltung, 1972 in IBMs Großrechnerbetriebssystem OS/370 erstmals kommerziell genutzt, war bis vor kurzem noch Minis und Mainframes vorbehalten.

Auch die Realisierung der virtuellen Speicherverwaltung scheiterte bei 80286-Geräten wie dem PCAT bislang an der DOS-Grenze von 640 KB. Beim 80386 soll sich die Situation aber ändern: Neue DOS-Versionen - und das Verlangen der Anwender nach mehr Speicherplatz - werden das Konzept der virtuellen Verwaltung in der Software zum Tragen bringen.

Wie schon der 80286 und Prozessoren von Motorola und National Semiconductor ist auch der Intel 80386 in Multitasking- und Multiuserumgebungen einsetzbar. Intel schätzt, daß über die Lebenszeit des 80386 rund 25 Prozent der Chips in Mehrplatzbürosystemen und etwa 35 Prozent in Einplatz-Multitasking-Workstations zum Einsatz kommen. l

Einer der entscheidenden Leistungsaspekte des 80386 liegt in der Möglichkeit, mehrere Betriebssysteme (einschließlich Anwendungssoftware) in einer "virtuellen Maschine" (VM) simultan verarbeiten zu lassen. Dieses Konzept folgt prinzipiell IBMs Betriebssystemumgebung VM/370, was sich für die Architektur eines 80386-PCs der IBM als wichtig erweisen kann.

Altes das und neues DOS

Mit einer virtuellen Umgebung können auf einem PC Anwendungsprogramm unter MS-DOS, Unix, Xenix, CP/M-86 (XM), Pick oder jedem anderen Betriebssystem parallel ablaufen, ohne daß dafür eine aufwendige Softwaresteuerung notwendig wäre. Diese verschiedenen Betriebssysteme laufen nicht in Software-Emulationsmodi, sondern unmittelbar auf der Hardwareebene des Prozessors, wodurch ein erheblicher Geschwindigskeitsvorteil entsteht.

Die Implementierung einer virtuellen Maschine in einen Mikroprozessor liegt innerhalb des Trends, Software-Mechanismen in Hardware-Bausteine zu übernehmen.

So beeindruckend die Leistungsmerkmale des Intel 80386 sind, über die Zukunft dieses Prozessors wird auf der Software-Seite entschieden werden.

Weder Motorolas 68020 noch Natsemis 32032 erlangten so viel Aufsehen wie Intels 80386. Der Grund liegt in der Kompatibilität des 80386 zur breiten Palette der existierenden MS-DOS-Software. Die Installationsbasis von MS-DOS-Programmen dürfte weltweit immerhin ein Volumen von rund sechs Milliarden Dollar aufweisen. Da der 80386 in bezug auf die Software-Oberfläche wie ein 8086 betrieben werden kann, bleiben die Investitionen der Anwender und Software-Häuser geschützt - zumindest vorläufig.

Gefahr der Zerspliltterung

Zum jetzigen Zeitpunkt gibt es von Microsoft weder ein 80386-Betriebssystem noch die Ankündigung eines solchen. Das bedeutet, daß 80386-PCs vorläufig unter das 3.x betrieben werden müssen, wodurch die bekannten DOS-Restriktionen in vollem Umfang zum Tragen kommen:

- maximal 640 KB Hauptspeicherkapazität (RAM);

- maximal 32 MB Plattenspeicherkapazität;

- keine Unterstützung von Multitaskingbetrieb.

Ein 80386-PC unter das 3.x weist somit als einzigen Vorteil gegenüber dem 80286-Gerät die um den Faktor 2 bis 2,5 erhöhte Ablaufgeschwindigkeit auf. So ist es nicht verwunderlich, wenn beispielsweise Compaq ihren Deskpro 386 mit zusätzlichen Leistungsmerkmalen ausstattet, um die Attraktivität dieses Gerätes zu erhöhen: Xenix/V386, 40 oder 130 MB Plattenspeicherkapazität, ansprechender Preis und anderes.

Für den Prozessor 80286 kündigte Microsoft vor kurzem die DOS-Version 5.x an, die Anfang 1987 verfügbar sein soll. Es gibt Anzeichen dafür, daß ungefähr zum gleichen Zeitpunkt das 6.x für den 80386 auf dem Markt erscheint. das 5.x wird inkompatibel zu den bisherigen DOS-Versionen sein; Standard-Software wie 1-2-3, dBase oder MS-Word wird umgeschrieben werden müssen. Sollte das 6.x in ähnlichem Maße zu das 3.x und zu 5.x inkompatibel sein, würde dies einer Zersplitterung der DOS-Linie gleichkommen und Anwender sowie Software-Häuser in Konflikte stürzen. Microsoft täte gut daran, die Differenzen zwischen das 5.x und 6.x so klein wie möglich zu halten, zumal beide Prozessoren (80286 und 80386) in weiten Teilen auf gleichen Konzepten basieren (zum Beispiel virtuelle Speicherverwaltung).

Aber selbst wenn Anfang 1987 das 6.x mit einem hohen Kompatibilitätsgrad verfügbar sein sollte, wird es nicht die Dominanz auf 80386-PCs erlangen, die MS-DOS bei heutigen 8088/86 und 80286-Geräten aufweist. Die Konzeption der virtuellen Maschine, wie sie im 80386 verfügbar ist, kann auch von einem stark erweiterten MS-DOS allein nicht befriedigend ausgenutzt werden.

Virtuelle Betriebsumgebungen

Als virtuelle Maschine vermag sich der 80386 so zu verhalten, als ob er mehrere, voneinander unabhängige 8086-Prozessoren in sich berge. Unter jedem dieser virtuellen 8086-Computer kann ein eigenes DOS-Betriebssystem (2.x oder 3.x) mit Anwendungssoftware laufen. Anstelle von das ließen sich beispielsweise auch CP/M-86 oder Pick einsetzen.

Die Vorzüge einer solchen Konfiguration sind:

- Multitaskingbetrieb ist gewährleistet.

- Der EMS-Speicherbereich bis acht MB wird für das unterstützt

(" Expanded Memory Specifications von Microsoft, Intel und Lotus).

- Jede einzelne DOS-Anwendung läuft ungefähr 1,5 bis 2mal schneller als unter dem 80286-Prozessor, wie er im AT oder im neuen IBM XT-286 zu finden ist.

Zum Aufbau der virtuellen Maschine ist ein "virtueller Monitor" oder "Hypervisor" erforderlich. Da der überwiegende Teil der

VM-Verwaltung von der Hardware des 80386 erledigt wird, ist die Programmierung des Monitors recht einfach. Unternehmen, die gegenwärtig einen virtuellen Monitor für den 80386 entwickeln, sprechen von rund 100 Dollar Abgabepreis pro Kopie.

Die virtuellen Eigenschaften des Intel 80386 lassen sich nicht nur für ein Multitasking-DOS verwenden, sondern erlauben auch die Integration von Unix und/oder eines Betriebssystems für lokale Netzwerke (LANs) neben MS-DOS.

Bei den bislang verfügbaren Unix/ DOS-Kombinationen ist MS/PC-DOS durchweg als Aufsatz zu Unix implementiert, so beispielsweise in AT&Ts Unix-PC (PC 7300) oder SUNs Workstation-Familie. In fast allen Fällen wird dem Hauptprozessor, auf dem Unix läuft, eine zweite CPU mit eigenem RAM-Speicher und eigenen Support-Chips beigegeben, die für die MS-DOS-Schiene verantwortlich ist. Durch den Einsatz des 80386 lassen sich Unix und MS-DOS in einen Prozessor integrieren, wodurch eine erhebliche Geschwindigkeitserhöhung erreichbar und die Kosten für eine Koprozessorplatine einsparbar sind.

Ebenso wie mit Unix kann der Intel 80386 mit einem LAN-Betriebssystem ausgestattet werden, was insbesondere bei der Konzeption von File-Servern von Interesse ist. Der Vorteil eines Servers auf 80386-Basis mit Implementierungen beispielsweise von Novells Advanced Netware und MS-DOS gegenüber herkömmlichen Lösungen läßt sich in Mark und Pfennig ausdrücken. Das jeweilige Betriebssystem (Unix oder LAN.OS) kann entweder als Task des virtuellen Monitors oder direkt auf der 80386-Hardware-Ebene ablaufen.

Für IBM ist der Intel-80386 in zweierlei Hinsicht von besonderer Bedeutung:

- Mit Hilfe dieses Mikroprozessors könnte der Branchenprimus über einen virtuellen Monitor oder Hypervisor eine eigene Betriebssystemumgebung schaffen, die

1. so weit abgeschirmt ist, daß das Geschäft der PC-Kompatiblen-Hersteller beträchtlich erschwert würde, und

2. über eine MS-DOS-Implementierung die Investitionen der Anwender und Softwarehäuser schützt.

Durch eine Doppelstrategie mit MS-DOS und ihrem eigenen Betriebssystem VM/370 (in einer Mikroversion) wäre IBM vermutlich in der Lage, Software-Investitions-Potentiale mittelfristig von MS-DOS nach VM/370 umzulenken.

- Andererseits würde IBM mit der Ankündigung einer 80386-Anlage ihre traditionellen Small-Scale-Systeme /36 und /38 praktisch für schrottreif erklären. Hier ist eine gehörige Portion Marketing-Kreativität erforderlich, diese Produktlinien in die Zukunft zu retten.

IBM könnte die 80386-Hardware-Ebene durch einen eigenen Betriebssystemteil abschirmen: entweder mit einem eigenen virtuellen Monitor oder mit einer auf den Prozessor direkt aufgesetzten VM/370-Implementierung. Im PC/RT (6150) verwendet IBM mit dem VRM (Virtual Resource Manager) bereits einen eigenen Monitor, durch den das System teilweise geschlossen wird. Es bleibt abzuwarten, wieweit IBM diesen Ansatz auf die gesamte PC-Produktpalette überträgt.