Wissen: PCGH-CPU-Serie (1)
In einer mehrteiligen Serie zeigte PC Games Hardware, wie Prozessoren aufgebaut sind, wie sie arbeiten und wie sie sich in den letzten Jahren weiterentwickelt haben. Die sehr beliebte Serie aus der PCGH-Printausgabe bieten wir Ihnen nun auch online an - für den Fall, dass Sie die eine oder andere Ausgabe verpasst haben.
Der Binärcode
Quelle: Bild: PCGH
Aufbau: Die drei Transistor-Elemente werden Kollektor (C), Basis (B) und Emitter (E) genannt. Die dünne Basis liegt zwischen Kollektor und Emitter.
Eine Maschine, die aus unzähligen kleinen Schaltungen aufgebaut ist, kann natürlich nicht mit derselben blumigen Sprache arbeiten, wie das ein Mensch tut. Ein digitaler Schalter kennt nur zwei Zustände: Schalter geschlossen, Strom fließt - oder Schalter offen, Strom fließt nicht. Für viele Menschen mag es unwirklich erscheinen, wie man mit einem solch beschränkten Wortschatz Daten verarbeiten kann oder gar einen 3D-Shooter auf den Bildschirm zaubern soll. Doch es ist alles lediglich eine Frage der Definition und des Umfangs, wie man diese Sprache nutzt.
Nehmen wir einen Lichtschalter. Auch er kennt nur zwei Zustände: Ein (Licht brennt) oder aus (Licht brennt nicht). Haben wir, die wir gerade aus dem Kino kommen, mit unserem Freund vorher ausgemacht, er soll das Licht im Flur brennen lassen, wenn er noch wach ist und es löschen, wenn er bereits zu Bett gegangen ist, haben wir hier bereits eine primitive Information übertragen und verarbeitet. Mit einer simplen digitalen Informationseinheit von nur einem Bit waren wir also in der Lage, eine komplizierte Entscheidung zu treffen. Welche Informationen hätten wir erst mit mehreren Lampen, also mehreren Bit, übertragen können? Wir hätten zum Beispiel zudem kodieren können, ob wir von der Tankstelle noch eine Flasche Wein mitbringen sollen, ob wir oben oder unten klingeln sollen oder wie lange wir noch aufbleiben wollen. Man muss nur einmal zuvor definieren, welcher Code was heißen soll.
Der Transistor (1)
Doch natürlich befinden sich in einem Prozessor keine Lichtschalter. Hier kommen diese Schalter stark miniaturisiert in Form eines Transistors vor. Der Transistoreffekt wurde 1947 durch William Shockley, John Bardeen und Walter Brattain in den Bell Laboratories von der Firma AT&T entdeckt. William Shockley, John Bardeen und Walter Brattain erhielten 1956 für die Entdeckung des Transistor-effekts den Nobelpreis für Physik. Durch einen kleinen Steuerstrom kann in einem Transistor ein wesentlich größerer Strom gesteuert werden.
Der Transistor wurde auf der Grundlage der Diode entwickelt. Eine Diode besteht aus zwei dotierten Halbleiterschichten (NP- beziehungsweise PN-dotiert) und lässt Strom nur in einer Richtung durchfließen. Ein Transistor ist im Wesentlichen eine Zusammenschaltung aus drei Diodenhälften (NPN beziehungsweise PNP), wobei die obere und untere Schicht als Kollektor beziehungsweise Emitter und die mittlere Schicht als Basis bezeichnet werden (siehe Bild).
Weiter geht's mit der Prozessorreihe demnächst bei PCGH-Online.
