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19.02.1982 - 

Neue Prozessorlogik schafft Schaltzeiten von einer Nanosekunde:

Ein Durchlauferhitzer, der auch rechnen kann

Von außen stellt sich ein Großcomputer als unscheinbarer grauer oder beigefarbener Kasten dar. Das Beispiel des neuen Prozessorkomplexes 3081 K zeigt, welcher Aufwand notwendig ist, eine schnelle Recheneinheit auf die Beine (oder Anschlußstifte) zu stellen.

Im Zentrum des neuen Komplexes steht ein Mehrschicht-Keramikträger, der auf der Fläche eines etwas groß geratenen Polaroid-Photos (90x90 Millimeter) 133 Logik- und Speicherchips vereint. Dieser Keramikträger ist etwa fünf Millimeter dick und gliedert sich in 28 einzelne "zusammengebackene" Schichten, in (...)enen 130 Meter haarfeiner Leiterbahnen Platz finden.

Diese Leiterbahnen verdrahten die Chips untereinander sowie mit den 1800 Anschlußstiften auf der Unterseite der Keramik. Durch die Chip-Dichte erreicht man kurze Stromwege zwischen den einzelnen Schaltelementen des Prozessors und damit auch kurze Schaltzeiten.

Zugleich konzentriert sich aber die Verlustwärme der Chips auf engstem Raum, weshalb auch die K-Serie wieder mit der hauseigenen mehrstufigen Wärmeableittechnik ausgerüstet ist, die schon bei dem 3081-Modell Pate gestanden hat: Gefederte Aluminium-Stempel drücken auf jeden einzelnen Chip und leiten dessen Wärme nach oben in den hermetisch schließenden Deckel aus einer Aluminiumlegierung ab, der die Keramikplatte bedeckt und mit ihr zusammen eine Einheit bildet.

Dieses Bauteil heißt bei IBM Thermal Conduction Module (TCM). Im Innern befindet sich Helium, das als (korrosions-) schützendes Edelgas dient. Vom Deckel des TCM aus fließen die rund 300 Watt Verlustleistung weiter in eine "Kalte Platte", die direkt auf dem Deckel aufliegt und wie ein Durchlauferhitzer von Wasser mit 25 Grad Temperatur zur endgültigen Wärmeableitung durchströmt wird.

Jedes Modul vom Typ TCM- 133 arbeitet mit Chips, die bis zu 704 logische Schaltkreise umfassen können und im Ein-Nanosekunden-Bereich schalten. Insgesamt finden sich in dem Modul etwa 10 000 TTL-Schaltkreise und weitere 300 000 sogenannte "Array-Bit".

Alle zusammen kontaktieren das Keramiksubstrat des TCM über mehr als 10 000 einzelne Punkte. Außerdem stehen Kontakte zur Verfügung, über die bei Designänderungen zusätzliche Stromwege gelegt werden können. Alles in allem leistet ein TCM- 133 laut IBM soviel wie ein Prozessor vom Typ, 370/148.

Beim Entwurf der Logik- und Speicherchips arbeitet IBM nach eigenen Angaben mit einem selbst entwickelten CAD-System. Damit wurden die physischen und funktionellen Parameter der Entwürfe optimiert und die Verdrahtungsbahnen errechnet. Chips und Keramiksubstrat sowie die TCMs entwickelte IBM in den USA und Frankreich.