Zusammenfassung
- Mathematische Coprozessoren revolutionierten die CPU-Leistung durch die Verwendung spezialisierter Chips für mathematische Berechnungen.
- Innovative Modelle wie der Intel 8087 erweiterten die Fähigkeiten von Personalcomputern und ermöglichten ihnen die Übernahme komplexer Aufgaben, die zuvor größeren Systemen vorbehalten waren.
- Unternehmen wie Cyrix erwiesen sich im Bereich der mathematischen Coprozessoren als ernstzunehmende Konkurrenten und stellten die Vorherrschaft von Intel in Frage.
In modernen Computern wird erwartet, dass CPU und GPU alle mathematischen Operationen problemlos ausführen. In den Anfangstagen der Personalcomputer mussten Benutzer jedoch manchmal einen zusätzlichen Chip – einen sogenannten mathematischen Coprozessor – einbauen, um die Leistung zu steigern.
Was genau ist ein mathematischer Coprozessor?
Ein mathematischer Coprozessor, allgemein als FPU (Floating Point Unit) bezeichnet, ist ein spezialisierter Mikroprozessor, der die Effizienz und Genauigkeit mathematischer Berechnungen für die CPU, die er ergänzt, verbessern soll. Beispielsweise dient der Intel 80387SX als mathematischer Coprozessor für die 80386SX-CPU.
Wenn Sie einen 80386SX-Computer erworben haben und später fortgeschrittene mathematische Berechnungen durchführen müssen, können Sie die Geschwindigkeit von Gleitkommaoperationen durch das Hinzufügen des 80387SX zum dafür vorgesehenen Motherboard-Sockel deutlich steigern.
Der Begriff „Gleitkomma“ bezieht sich auf Berechnungen mit Dezimalwerten, im Gegensatz zur „Ganzzahl“-Mathematik, die auf ganze Zahlen beschränkt ist. Gleitkommaberechnungen sind entscheidend für die Genauigkeit und in verschiedenen Bereichen wie Wissenschaft und Technik unverzichtbar. Heute bilden sie die Grundlage für zahlreiche Softwareanwendungen, insbesondere im Gaming-Bereich, und führen zu Begriffen wie Gigaflop und Teraflop, wobei „FLOP“ für „Gleitkommaoperation“ steht.
Coprozessoren waren nicht nur auf Gleitkommaberechnungen beschränkt; sie erleichterten auch die Signalverarbeitung und übernahmen Eingabe-/Ausgabeaufgaben (I/O) zwischen verschiedenen Computerkomponenten. Die primäre CPU konnte diese Funktionen zwar bewältigen, aber ihre Ausführung war oft nicht effizient.
Die Entstehung mathematischer Desktop-Coprozessoren
Obwohl das Konzept spezialisierter Prozessoren für bestimmte mathematische Funktionen im Bereich der Großrechner und Minicomputer weit verbreitet war, wurde es erst in den späten 1970er und frühen 1980er Jahren zu einem bemerkenswerten Merkmal des Heimcomputers. Die Landschaft des Heimcomputers steckte zu dieser Zeit noch in den Kinderschuhen.
Ein ikonisches frühes Beispiel eines mathematischen Coprozessors war der Intel 8087, der 1980 als optionale Erweiterung der Intel 8086- und 8088-Prozessoren eingeführt wurde, die die ersten Personalcomputer von IBM antrieben. Diese Innovation ermöglichte es sogar Desktop-Computern der Einstiegsklasse, anspruchsvolle Aufgaben auszuführen, für die zuvor teurere und größere Systeme erforderlich gewesen wären.
Andere Hersteller zogen bald mit ihren Angeboten nach; Motorola beispielsweise führte den 68881 ein, der für seine Prozessoren der 68000-Serie entwickelt wurde, mit denen die frühen Modelle der Apple Macintosh- und Amiga-Computer ausgestattet waren.
Aufkommen mathematischer Coprozessoren von Drittanbietern
Der offene Coprozessorsockel in Heimcomputern wurde zu einer verlockenden Gelegenheit, die sich einige Unternehmen nicht entgehen lassen konnten. Cyrix gehörte zu den Pionieren und brachte seine Cyrix FasMath 83D87 und 83S87 auf den Markt, die eine erhebliche Konkurrenz für Intels Coprozessoroptionen darstellten. Dies markierte den Beginn einer streitbaren Geschichte, in der Cyrix häufig mit Intel im Streit lag, was in der fortgesetzten Produktion seiner CPUs gipfelte, darunter auch des bemerkenswerten 6x86MX.
Mittlerweile sind Nischen-Coprozessoren aufgetaucht, die sich für bestimmte Anwendungen bewährt haben. Ein Paradebeispiel ist die Weitek Abacus FPU , die von fortschrittlicher Software wie Autodesk Renderman für 3D-Design verwendet wurde, lange bevor es dedizierte GPUs gab.
Ende der 1990er Jahre war die Ära der eigenständigen Coprozessoren weitgehend vorbei. Moderne CPUs und GPUs verarbeiten Fließkommaberechnungen nun nahtlos in integrierten Prozessorpaketen. Heutzutage kann ein Personal Computer mit zahlreichen CPUs aufwarten – mein Laptop beispielsweise verfügt über 24 Prozessoren und setzt damit die Tradition des Co-Processings in der Computertechnik fort.
Häufig gestellte Fragen
1. Welche Rolle spielt ein mathematischer Coprozessor in der modernen Computertechnik?
Während mathematische Coprozessoren früher unverzichtbar waren, sind moderne CPUs und GPUs darauf ausgelegt, komplexe Berechnungen effizient durchzuführen, ohne dass separate Chips erforderlich sind. Das Verständnis der historischen Rolle mathematischer Coprozessoren liefert jedoch wertvolle Einblicke in die integrierten Verarbeitungssysteme von heute.
2. Kann ich heute noch mathematische Coprozessoren verwenden?
Im Allgemeinen sind mathematische Coprozessoren nicht mit modernen Computersystemen kompatibel, da sie für bestimmte ältere Architekturen entwickelt wurden. Die meisten Funktionen wurden in moderne CPUs und GPUs integriert.
3. Wie haben mathematische Coprozessoren die Landschaft des Personal Computing verändert?
Mathematische Coprozessoren ermöglichten es Personalcomputern, komplexe mathematische Berechnungen durchzuführen, die zuvor leistungsstärkeren und teureren Systemen vorbehalten waren. Diese Zugänglichkeit förderte das Wachstum der Computertechnik in verschiedenen Bereichen und trug zur Entwicklung von Desktop-Systemen zu den multifunktionalen Maschinen bei, auf die wir uns heute verlassen.
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