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28.09.1990 - 

Das Besondere an der Halbleiterschmiede Mips

Mips-Konzept: Die Dynamik kleiner Unternehmen sichern

Ruth Bosch ist Fachjournalistin in München.

Viele "MIPSE" und "Megaflopse" versetzen Kenner von Prozessoren in Entzücken. Der Anwender hat allerdings erst mal von absoluten MIPS- und Flops-Zahlen gar nichts. Das kalifornische Unternehmen Mips Computer, Hard- und Software-Entwickler für RISC-Rechner, blufft aber nicht mit Zahlen.

Diese Halbleiter-Schmiede entwickelt Prozessoren, die in der ISC-Technologie eine Führungsrolle innehaben und deshalb von großen Chip-Herstellern in Lizenz nachgebaut werden. Was das Besondere an diesem kleinen Unternehmen und seinen RISC-Chips ist, und warum auch Bull diese Prozessoren für seine Rechner verwendet, lesen Sie im folgenden.

Es lohnt sich, den Kooperationspartner von Bull, Mips-Computer, näher zu betrachten. Denn die im Silicon Valley ansässige, RISC-Chip-Schmiede kann weltweit auf eine ganze Reihe von Konzernen blicken, die zu ihren Partnern oder Lizenznehmern gehören. So fertigen führende japanische und europäische Chip-Hersteller die RISC-Chips von Mips in Lizenz.

Ziel: Weltstandard in der RISC-Technologie

Ziel der Mips Computer ist es, Weltstandard in der RISC-Technologie zu werden, und sie sind auf dem besten Wege dazu. Mips selbst verfügt mittlerweile über einen Anteil von mehr als 50 Prozent am Markt der RISC-Chips. So lag Bull im Trend, als man sich dort ebenfalls für diese Bauteile für das DPX/2 500-System entschied.

Bull hat schon seit 1984 Erfahrungen bei der Entwicklung und Fertigung von Systemen auf der Basis der RISC-Architektur gesammelt und war der erste europäische Hersteller, der entsprechende Systeme anbot. Daher weiß man bei Bull genau, wo die RISC-Architekturen ihre Stärken haben.

Der Name Mips ist gut gewählt; denn es geht um Prozessoren, die möglichst viele "MIPSE" an Leistung bringen sollen. MIPS steht für Millionen Instruktionen pro Sekunde. Diese Zahl soll dadurch erhöht werden, daß auf einem Prozessor nicht - wie früher üblich möglichst viele Befehle integriert werden - sondern nur die, die am häufigsten gebraucht werden; deshalb die Bezeichnung RISC - Reduced Instruction Set Computer. Das bedeutet, daß Struktur beziehungsweise Steuerwerk eines RISC-Prozessors wesentlich einfacher sind als die eines CISC-Chips (complex instruction set computer). Das bedeutet aber auch, daß die Herstellung billiger ist und daß die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden kann.

Aber beginnen wir von vorn. Die Geschichte der Computer zeigt nämlich, daß RISC schon vor vierzig Jahren "in" war. Damals allerdings nicht in der heutigen Form. Vielmehr waren die Hardware-Technologien nach dem heutigen Stand noch so unterentwickelt, daß es unmöglich war, Prozessoren mit derart vielen integrierten Befehlen zu bauen, wie das heute möglich ist. Je fortschrittlicher die Produktionsmethoden für Halbleiterbausteine wurden, desto komplexer wurden die Funktionen, die auf einem winzigen Chip untergebracht werden konnten. So entstand die CISC-Technologie.

Ausgangspunkt der damaligen Überlegungen war, alle denkbaren Funktionen und komplexen Anweisungen direkt auf dem Chip zu implementieren, so daß Makro-Instruktionen vom Rechner verstanden werden konnten.

Verbesserte Herstellungsmethoden in der Chip-Produktion - man denke an Röntgenlithographie, CMOS etc. - ermöglichten eine drastische Erhöhung der Packungsdichte auf den Prozessorchips. So wurden immer leistungsfähigere Prozessoren mit einem Befehlsvorrat von mehr als 200 einzelnen Maschinenbefehlen entwickelt.

Aber: Zum einen sind für CISC-Prozessoren aufwendige Steuerwerke erforderlich. Und zum anderen stellte man fest, daß von den vielen Befehlen in der Hauptsache nur 20 Prozent häufig gebraucht wurden, die restlichen 80 Prozent stellten sich als "Exoten" heraus. Außerdem haben festvercodete Befehle den Nachteil, daß sie oft nicht genau das repräsentieren, was der Anwender eigentlich braucht.

So begann man, Rechner-Architekturen wieder völlig neu zu überdenken und landete wieder bei RISC - das in den Anfangszeiten natürlich noch nicht RISC hieß. RISC-Prozessoren verfügen also nur über die wichtigsten Befehle und setzen komplexere Funktionen in kleine Einzelschritte um.

Das Besondere an RISC-Rechnern liegt aber noch eher in der Software und hier speziell in der Compiler-Technik. Grundidee in der Compiler-Technik ist es, die Befehle so aufzusplitten, daß Teile parallel abgearbeitet werden können.

Konkurrenz für Vektor-Superrechner

Der Compiler, der Instruktionen von der Programmiersprache in die Maschinensprache übersetzt, zerlegt die "hochsprachigen" von Menschen geschriebenen Befehle einer Programmiersprache in ihre einzelnen Operationen beziehungsweise in die Null-Eins-Sequenzen, die der Prozessor versteht. Zur Aufgabe eines optimierenden Compilers gehört auch die Weitergabe dieses Maschinencodes nach einem präzisen Plan an den oder die beteiligten Prozessoren.

Bei Mips Computer wurde dazu eine spezielle fünfstufige Pipeline-Architektur entwickelt, die dazu führte, daß heutige RISC-Rechner aus dem Hause Mips 55 MIPS und 13,3 MFlops (Gleitkomma-Berechnungen) schaffen. Diese Arbeitsleistung hätte man noch vor drei Jahren für völlig unmöglich gehalten. Fachleute sind der Meinung, daß RISC-Rechner demnächst den Vektor-Supercomputern ernsthaft Konkurrenz machen.

Selbstverständlich nützt der schnellste Prozessor nichts, wenn die Speicher-Bausteine mit dieser Geschwindigkeit nicht mitkommen. Auch das war ein Grund, warum früher die Computer nicht so schnell arbeiten konnten wie heute. Heutige SRAMs sind Hochgeschwindigkeits-Speicher, die mit RISC-Prozessoren bestens zusammenarbeiten können.

Skip Stritter, Chefentwickler bei Mips Computer, sieht die fortschrittliche Entwicklung bei den Hard- und Software-Komponenten von RISC-Rechnern "zu nur 30 Prozent im Silicon, zu 20 Prozent in der Speichertechnologie und zu den restlichen 50 Prozent im Compiler und im Betriebssystem" begründet.

Das eingesetzte Betriebssystem ist Unix Version V mit Berkeley Erweiterungen, ein weiterer Grund für viele Unternehmen, sich für genau diese RISC-Rechner zu entscheiden. Denn für diese Rechner stehen inzwischen mehr als 450 kommerzielle, wissenschaftliche und technische Software-Pakete zur Verfügung, die von Software-Häusern auf die Mips-Architektur portiert wurden.

Die wirtschaftliche Seite des Unternehmens

Das Unternehmen ist aber nicht nur wegen seiner Produkte interessant. Auch die Philosophie und Struktur der High-Tech-Schmiede ist es wert, genauer betrachtet zu werden. Die drei Gründer, John Hennessy, der auch heute noch in Stanford lehrt, John Moussouris, der aus den Forschungslabors von IBM kam, und Skip Stritter, der seine Erfahrung von Motorola mitbrachte, brachten zusammen die bestmöglichen Voraussetzungen für eine erfolgreiche Weiterentwicklung der RISC-Chips mit. Robert C. Miller, der heutige Mips-Chef, entwickelte zudem eine neue Konzeption für den Vertrieb. Hauptanliegen dieser Konzeption war es, das rasche Wachstum des kleinen Unternehmens in gesunden Bahnen zu halten.

Mitarbeiter sind um Unternehmen beteiligt

Bei der Verwirklichung der Unternehmensphilosophie setzt man zum einen auf Spitzenkräfte, die sich voll auf die Entwicklung von RISC-Rechnern konzentrieren können. Darüber hinaus sind die Mitarbeiter am Unternehmen beteiligt, so daß durch die hohe Motivation prompt die Personalfluktuation äußerst gering ist. Durch die Lizenzvergabe an große Chip-Produzenten kann ein Teil des weiteren Wachstums finanziert werden. Die Idee der Partnerschaft ist ebenfalls ein Grundpfeiler in der Firmenphilosophie. Denn auch mit Partnern wird auf wirtschaftlichem wie technologischem Gebiet eng kooperiert. +