CPUs - 17 Fragen und Antworten

Was ist ein Transistor?

von - 05.12.2011
Tri Gate: Links ist ein flach aufgebrachter Transistor zu sehen, rechts ein hochkant gestellter Tri-Gate-Transistor (Bild 9).
Tri Gate: Links ist ein flach aufgebrachter Transistor zu sehen, rechts ein hochkant gestellter Tri-Gate-Transistor
Ein Transistor ist einem Lichtschalter sehr ähnlich. Während ein Lichtschalter mechanisch funktioniert, schaltet ein Transistor aber elektrisch. Zudem ist der Transistor um ein Vielfaches kleiner. Intels Sandy-Bridge-Prozessoren werden etwa im 32-Nanometer-Prozess gefertigt. Ein Transistor einer CPU ist also nicht größer als 32 Nanometer, das sind 32/1.000.000 Millimeter.

Wie funktionieren Transistoren?

Wie ein Lichtschalter kennt der Transistor zwei Zustände: an und aus. Diese beiden Zustände werden binär mit den Zahlen 1 und 0 dargestellt. Verbindet man mehrere Transistoren miteinander, dann ergibt dies eine beliebige Kombination aus Einsen und Nullen.
Schalter: Die Transistoren in Ihrem PC machen nichts anderes als diese doch etwas klobige Verwandtschaft: an — aus, an — aus, an — aus… (Bild 10).
Schalter: Die Transistoren in Ihrem PC machen nichts anderes als diese doch etwas klobige Verwandtschaft: an - aus, an - aus, an - aus…
Wenn man beispielsweise vier Transistoren miteinander verbindet, dann kann jeder der Transistoren zwei Zustände annehmen. Das ergibt 2*2*2*2 Kombinationen, also 16. Je nachdem wie die Transistoren geschaltet sind, lassen sich also 16 verschiedene Zahlen darstellen. Jeder weitere hinzugefügte Transistor erhöht die möglichen Kombinationen um den Faktor 2. So ergeben fünf Transistoren bereits 32 Kombinationen, acht schon 256 und 32 Transistoren 4,3 Milliarden Kombinationen.
Je nachdem wie verschiedene Gruppen von Transistoren verbunden werden, lassen sich dann Berechnungen und Vergleiche durchführen. Die vier CPU-Kerne eines Sandy-Bridge-Prozessors von Intel bestehen zusammengenommen aus 995 Millionen Transistoren und der enthaltene Grafikprozessor aus weiteren 114 Millionen Transistoren.
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