Die logische Konsequenz

Feature | 21. März 2005 von admin 0

Neuerungen am PC-Markt setzen sich meist langsam durch. Der letzte grundlegende Evolutionsschritt wurde 1985 getan: Intel brachte mit dem 80386-Prozessor die erste 32-Bit-CPU auf den Markt. Es verging allerdings einige Zeit, bis der 386er seine Vorgänger 8086 und 80286 ablöste – noch 1986 waren PCs mit dem 8086 im Handel das Massengeschäft. Zudem dauerte es noch lange, bis mit “Windows 95” von Microsoft ein reinrassiges 32-Bit-Betriebssystem für den breiten Markt zur Verfügung stand. Ganz ähnlich scheint die nächste Etappe in der Computerentwicklung zu verlaufen: Nach 8-, 16- und 32-Bit-Prozessoren machen sich nun die 64-Bit-CPUs daran, den Desktop zu erobern.

AMD Athlon 64-FX

AMD Athlon 64-FX

Nachdem 64-Bit-Prozessoren im Server-Bereich bereits seit Jahren gang und gäbe sind, stehen inzwischen auch für Desktops entsprechende CPUs bereit. Den Anfang machte AMD mit dem 2003 eingeführten Server-Prozessor “Opteron”, dessen 64-Bit-Technologie noch im selben Jahr auch auf die Desktop-Prozessoren der “Athlon”-Familie portiert wurde. Im Gegensatz zum 64-Bit-Server-Flaggschiff “Itanium” von Intel ging AMD nicht den Weg, eine reinrassige 64-Bit-CPU auf den Markt zu werfen, sondern setzte auf eine Erweiterung der bestehenden 32-Bit-Prozessoren. Die reinen 64-Bit-Prozessoren haben nämlich einen entscheidenden Nachteil: Sie können nativ nur 64-Bit-Code abarbeiten. Um 32-Bit-Anwendungen darauf zu betreiben, ist ein Emulationsmodus notwendig, der mit drastischen Leistungseinbußen verbunden ist.

Langsamer Umstieg

Die um 64-Bit-Instruktionen erweiterten Prozessoren – in Anlehnung an deren x86-Basis oft als x64 bezeichnet – kennen jedoch drei verschiedene Betriebsarten. Sie können in einem nativen 32-Bit-Modus die vorhandenen Betriebssysteme und Applikationen ohne Leistungsverlust nutzen. Als zweiter Modus lassen sich 32-Bit-Anwendungen in einer Emulation unter 64-Bit-Betriebssystemen einsetzen, und drittens steht zudem der reine 64-Bit-Modus mit entsprechenden Betriebssystemen und Anwendungen zur Verfügung. Damit erlaubt es diese Architektur, langsam in die Welt des 64-Bit-Computings einzusteigen und schrittweise zu migrieren.

Intel Sequenz 6xx

Intel Sequenz 6xx

Dass dieser Ansatz besser geeignet ist, um die neue Technologie am Markt zu etablieren, hat auch Intel zwischenzeitlich erkannt. Der Marktführer bei den Desktop-Prozessoren brachte vor wenigen Wochen ebenfalls um 64-Bit-Fähigkeiten erweiterte CPUs seiner “Pentium 4”-Familie in den Handel. Sie werden unter dem Label “Sequenz 6xx” vertrieben.
Damit folgen Intel und AMD mit ihrer Desktop-Strategie den Marktbedürfnissen. Denn reine 64-Bit-Systeme am Schreibtisch werden erst allmählich in den Unternehmen Einzug halten. So fehlt zum Beispiel heute noch das für den Massenmarkt geeignete Betriebssystem. Zwar hat die Open- Source-Gemeinde frühzeitig Linux auf die x64-CPUs umgesetzt. Für eine breite Akzeptanz ist jedoch ein angepasstes Microsoft Windows unerlässlich. Für 64-Bit-Systeme veröffentlichte Microsoft vor kurzem den “Release Candidate 2” von Windows XP. Die endgültige Version soll in den kommenden Monaten bereitstehen. Auch bei den Anwendungen wird wohl noch einige Zeit vergehent, bis geeignete Software erhältlich ist.

Apple G5

Apple G5

Apple hingegen ist schon etwas weiter: In den neuen Topmodellen der G5-Reihe “werkelt” bereits der PowerPC-Prozessor “G5” von Apple und IBM mit 64 Bit. Das mitgelieferte MacOS wurde entsprechend angepasst, so dass Apple im Moment der einzige Anbieter von 64-Bit-Desktops ist, der eine einheitliche und durchgängige Plattform liefern kann.

Grenzenloser Speicherplatz – zumindest theoretisch

Den größten Vorteil bringen 64-Bit-Systeme bei speicherhungrigen Anwendungen wie CAD: Während ein 32-Bit-Prozessor maximal vier Gigabyte Arbeitsspeicher adressieren kann, stehen den 64-Bit-Systemen 16 EByte (Exabyte, 1EByte = 1.152.921.504.606.846.976 Bytes) zur Verfügung. Dieser Wert ist zurzeit allerdings nur theoretisch möglich, man spricht daher vom “virtuellen Speicher”. Die heute am Markt erhältlichen 64-Bit-Prozessoren für Desktops können nur wenige Terrabyte physikalischen Speicher verwalten. Eine weitere Einschränkung ergibt sich aus den Mainboards: Diese verfügen üblicherweise über vier Sockel für Speichermodule, die mit jeweils zwei GByte bestückt werden können. Über acht GByte wird man also in der Praxis nicht hinauskommen. Doch auch dieser bescheidene Wert bedeutet schon eine Verdoppelung des verfügbaren Arbeitsspeichers im Vergleich zur 32-Bit-Welt.
Weitere Vorteile der 64-Bit-Maschine wie die Fähigkeit, mehr Instruktionen pro Taktzyklus verarbeiten zu können, wirken sich auf den heute erhältlichen Systemen kaum aus; die subjektiv wahrgenommene Rechenleistung gleicht derjenigen der Spitzenprozessoren der 32-Bit-Welt. Doch haben die neuen Prozessoren einiges unter der Haube, was zwar nicht direkt mit der 64-Bit-Fähigkeit zusammenhängt, aber dafür deutliche Vorteile im täglichen Einsatz bringt.

Fortschritte auf allen Gebieten

Einen wichtigen Schritt hin zu leiseren und energiesparenden Computern haben Intel und AMD dadurch gemacht, dass sie ihren 64-Bit-Prozessoren Technologien aus dem Notebook-Bereich eingebaut haben. Sowohl der “Athlon 64” als auch der “Pentium 4” der Sequenz 6xx senken den Arbeitstakt, wenn nicht die komplette Rechenleistung benötigt wird. Bei AMD ist diese Fähigkeit seit langem unter der Bezeichnung “Cool & Quiet” Bestandteil der Notebook-Produkte, Intel vermarktet die Technologie seit Jahren unter dem Namen “Speed Step”. Der geringere Energiebedarf wirkt sich auch auf die benötigte Lüfterleistung aus – kleinere und bedarfsabhängig geregelte Ventilatoren machen die PCs deutlich leiser.
Eine weitere interessante Funktion der x64-Prozessoren ist “NX”. Das Kürzel steht für “No Execution” und adressiert ein grundlegendes Problem der herkömmlichen x86-Architekturen. Dort ist es möglich, ausführbare Programme und Daten zu vermischen. Auf diese Weise kann Code auf einen Rechner eingeschleust und unbemerkt ausgeführt werden. Bei den 64-Bit-Geräten werden solche Dateien in einen speziellen Speicherbereich geladen, in dem keine Code-Ausführung möglich ist. AMD vermarktet diesen Mechanismus unter der Bezeichnung “EVP” (Enhanced Virus Protection), Intel unter “XD” (Execute Disable). Grundsätzlich muss NX auch vom Betriebssystem unterstützt werden. Bei Windows XP ist das mit dem Service Pack 2 der Fall.

Geeignete Hardware gefragt

Doch mit den Prozessoren und einem geeigneten Betriebssystem ist es noch nicht getan. Entscheidend für den Erfolg der 64-Bit-Desktops wird sein, wann die Software- und die Hardware-Hersteller auf den Zug aufspringen. Besonders die Anbieter von PC-Komponenten haben hier eine Schlüsselposition inne: Die bisherigen Gerätetreiber für Windows XP funktionieren nicht in der 64-Bit-Version des Betriebssystems. Um die Vorteile der neuen Plattform voll auszuschöpfen, müssen angepasste Treiber erhältlich sein, sonst ist der Umstieg auf das neue Betriebssystem nicht möglich. Doch werden die Hardware-Hersteller die notwendigen Treiber erst dann in größerem Stil anbieten, wenn die 64-Bit-Desktops eine gewisse Verbreitung haben.
Am langfristigen Markterfolg der 64-Bit-Desktops gibt es jedoch kaum Zweifel. Die ersten Kunden werden wie in der Vergangenheit die Spiele-Fans mit großem Hardware-Budget sein. Mit der zunehmenden Verbreitung und Reife der Prozessoren können dann auch die Unternehmen von den Vorteilen profitieren. Auch wenn es heute noch unvorstellbar erscheint, dass die Fähigkeiten der 64-Bit-PCs jemals voll ausgereizt werden, ist es nur eine Frage der Zeit, bis die erste Anwendung nur mit einem solchen leistungsstarken Prozessor betrieben werden kann. Auch hier macht ein Blick zurück deutlich, auf welche Widerstände Neuerungen in der IT stoßen: Vor 20 Jahren war es undenkbar, dass ein einzelner Anwender eine Festplatte mit 20 MByte jemals füllen könnte. Heute passen auf diese Hard-Disk nicht einmal mehr die PowerPoint-Präsentationen des Marketings. Allerdings ist mit einer breiten Marktdurchdringung der 64-Bit-PCs erst in ein paar Jahren zu rechnen. Die Aberdeen Group schätzt, dass der Markt die Möglichkeiten der 64-Bit-Plattform bis 2010 benötigen wird.
Die Weichen scheinen auf 64 Bit zu stehen. Da sich die Marktbeobachter dieses neuen Themas bislang kaum angenommen haben, können nur die IT-Anbieter den aktuellen Trend aufzeigen: “Im Servermarkt ist der Wechsel zu 64-Bit-Systemen so gut wie vollzogen”, so Sven Kretschmer, Produkt-Manager Server des Komponenten- und Notebook-Herstellers Asus. “64-Bit war hier Mitte 2004 ein “Nice-to-Have”, ist jedoch heute schon Standard. Eine ähnliche Entwicklung für Desktop-PCs erwarte ich durch die zunehmende Verbreitung des AMD Athlon 64 und des Intel Pentium 4 der 600er Serie.” Das bestätigt auch Alexander Spohr, Leiter Einkauf beim europaweit tätigen Distributor Wave Computer-Systeme: “Bei Wave stellen die Athlon-64-CPUs derzeit bereits einen Anteil von 50 Prozent der CPU-Gesamtverkäufe.” Er rechnet damit, dass sich die neuen “Boliden” im kommenden Jahr durchsetzen werden.
Wegen der dennoch vorhandenen Unwägbarkeiten sollten sich die Anwender beim Einstieg in die neue Technologie an die Empfehlung von Forrester Research halten – sie war eigentlich für das Server-Segment ausgesprochen, gilt aber ohne Einschränkungen auch für Desktops. Die Marktforscher raten zu einem Umstieg in drei Etappen: Im ersten Schritt sollten Anwender die neue Hardware einführen und mit den bestehenden Betriebssystemen und Software-Lösungen betreiben und evaluieren. Als zweite Stufe wird laut Forrester das 32-Bit-Betriebssystem durch eine 64-Bit-Version abgelöst. Sobald dann die geeigneten Anwendungen verfügbar sind, steht dem Umstieg auf die reine 64-Bit-Plattform nichts mehr im Wege.

Jan Schulze

Jan Schulze

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