Das Ende der Gigahertz Taktlose Computer

Langsam und fast unbemerkt kapern selbsttaktende Bauteile die Platinen. Die Zeit, in der wir die Arbeitsgeschwindigkeit eines Prozessors in Gigahertz angeben, könnte sich dem Ende zuneigen.

Von Mario Gongolsky


Computer-Chip, hier von Intel: Stecken bereits "taktlose" Teile im Pentium 4?
GMS

Computer-Chip, hier von Intel: Stecken bereits "taktlose" Teile im Pentium 4?

Das ist jedenfalls die Vision von Professor Alex Yakovlev, Computerwissenschaftler an der Newcastle University in England, der sich mit den Möglichkeiten einer "asynchronen Taktung" beschäftigt.

Bereits seit 1995 wird an der Entwicklung solcher Elemente gearbeitet, die Firma Philips Semiconductors brachte bereits 1997 mit dem Mikrocontroller 80C51 das erste selbsttakende Bauteil auf den Markt, weitere Anwendungen folgten.

Der Trend zur Entwicklung von Schaltungen, die vollständig auf einen Uhrentakt verzichten, hat durch die Integration kompletter Systeme auf einem Chip jede Menge Vortrieb erhalten.

Rechenaufgaben werden in einem Prozessor von ganz verschiedenen Gebieten einer Schaltung ausgeführt. Diese Gebiete sind unterschiedlich groß, und dadurch entstehen minimale Zeitunterschiede am Ausgang. Bislang fragen Zeittakte den Ausgang regelmäßig ab, unabhängig davon, ob denn auch tatsächlich ein Ergebnis anliegt. Das hat Nachteile: Hohe Taktraten, erläutert Yakovlev, führen in komplexen Schaltungen immer dann zu Stabilitätsproblemen, wenn ein Ergebnis zwar erwartet wurde, aber nicht im Zeittakt zur Verfügung steht.

In einem selbsttaktenden Prozessor erfolgt die Aktivierung des Ausgangs nur dann, wenn das Ergebnis vorliegt. Die Vorteile liegen in einer höheren Arbeitsgeschwindigkeit und in einem geringeren Stromverbrauch. Zudem erschwert die ungleichmäßige, fraktionierte Abgabe von Ergebnisdaten eine externe Synchronisation und somit die Datenspionage.

Die Firma Theseus Technology in Maitland (Florida) beschäftigt sich seit fünf Jahren ausschließlich mit asynchron getakteten Schaltungen. Neben einer höheren Datenabhörsicherheit sind solche Schaltungen immun gegen Funkeinstrahlungen und erzeugen auch keine eigenen Hochfrequenzsignale. Wichtige Argumente für Anwendungen im militärischen Bereich, der Radioastronomie und der Medizintechnik.

Auch wenn bis zum taktlosen PC-Mainboard noch etliche Schwierigkeiten zu überwinden sind, liegen selbsttaktende Bauteile im Trend: "Mehrheitlich werden solche Elemente heute in getakteten Schaltungen eingesetzt. Selbst im Pentium 4 vermuten wir bereits ungetaktete Schaltungselemente", erklärt David Lamb, Pressesprecher der Firma Theseus, den lautlosen Wechsel.

Sollten wir dann schon einmal darüber nachdenken, mit welchem wohlklingenden Benchmark wir unsere Gigahertze ersetzen? Lamb: "Unbedingt! Wie gefallen Ihnen denn GOPs (Giga-Operations)?"



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