Das Ende der Alleskönner-CPUs - Forscher kündigen Zeitalter der Spezial-Prozessoren an

Die Entwicklung der Prozessoren scheint sich im Kreis zu bewegen: von Spezialchips zu allgemein einsetzbaren CPUs und wieder zurück zu Spezialchips.

von Georg Wieselsberger,
08.02.2019 06:58 Uhr

Bei Hochleistungsrechnern geht der Trend wieder in Richtung Spezialchips.Bei Hochleistungsrechnern geht der Trend wieder in Richtung Spezialchips.

Bei Hochleistungs-Computern waren spezielle Prozessoren mit eigenen Architekturen, beispielsweise von Cray, zunächst der Standard. Doch die schnelle Entwicklung von allgemein verwendbaren Prozessoren, die dem Mooreschen Gesetz folgte, hat das Preis-Leistungs-Verhältnis im Laufe der letzten Jahrzehnte verschoben und so war es laut einem Bericht von Nextplatform wirtschaftlich deutlich sinnvoller, Standard-CPUs zu verwenden.

Die Kosten für die Neuentwicklung eines Prozessors spielten bei Modellen, die millionenfach eingesetzt werden, kaum noch eine große Rolle, bei Spezialchips jedoch schon. Doch in den letzten Jahren wurde laut dem Bericht deutlich, dass das Mooresche Gesetz an seine Grenzen stößt und es immer teurer wird, Transistoren weiter zu schrumpfen.

In den letzten 25 Jahren seien die Kosten für den Bau einer modernen Chip-Produktionsstätte pro Jahr um 11 Prozent gestiegen und lagen im Jahr 2017 schon bei rund 7 Milliarden US-Dollar. Das erhöht nicht nur die Kosten für Prozessoren, sondern hat auch dafür gesorgt, dass es heute nur noch vier große Hersteller gibt: Intel, TSMC, Samsung und Globalfoundries.

Gleichzeitig sind die Verbesserungen der Leistung pro Dollar immer geringer geworden. Waren es in den Jahren 2000 bis 2004 noch 48 Prozent im Jahr, wurden von 2008 bis 2013 nur noch 8 Prozent mehr Leistung erzielt. Zum ersten Mal seien bei Intel die Fixkosten höher als die variablen Kosten und Globalfoundries hat sogar Pläne für die 7-Nanometer-Herstellung aufgegeben. Inzwischen kommt noch hinzu, dass Maschinenlernen oder wissenschaftliche Berechnungen inzwischen auf Grafikchips durchgeführt werden, die ja auch spezialisierte Prozessoren sind.

Google hat eine TPU (Tensor Processing Unit) für neurale Netzwerke gebaut und in der Liste der 500 schnellsten Supercomputer haben GPUs erstmals die CPUs übertroffen. Laut den Forschern ist es aber denkbar, dass Generalisten-CPUs in Zukunft einfach durch spezielle Co-Prozessoren, dazu eventuell durch Verbindungen in die Cloud, ergänzt werden. Auch das wäre dann nicht neu, denn auch in der Anfangszeit der x86-Prozessoren gab es zusätzliche, externe Co-Prozessoren, die dann aber letztlich in die CPU integriert wurden – dann könnte der Kreislauf von vorne beginnen.

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