pil schrieb:
Also im Grunde ist es relativ simpel. Eine CPU (oder GPU - egal, wichtig ist das PU => Processing Unit) rechnet. Das klingt banal, aber so ist es. Sie nimmt 2 oder mehr Werte, macht damit irgendwas und berechnet so ein oder mehrere Ergebnisse.
Diese Werte und Ergebnisse können natürlich nicht frei herumfliegen. Sie müssen irgendwo gespeichert werden. Und dafür gibt es mehrere Möglichkeiten.
Die erste befindet sich direkt in der CPU und nennt sich Register. Das sind ganz einfache Flipflops. Da ist nix Spezielles dran, aber diese Dinger sind rasend schnell. Pro Takt kann dort ein Wert gelesen und/oder geschrieben werden. Schneller geht es nicht.
Natürlich sind diese Register in ihrer Anzahl stark begrenzt, weil sie eben auch viel Chipfläche fressen und Energie verbrauchen. Also hat man (z.T. auch in der CPU) integriert den Cache Speicher. Der ist schon ein ganzes Stück größer (mehrere MB) und verbraucht proportional gesehen weniger Fläche und Saft. Dafür hat er aber längere Zugriffszeiten. Was bedeutet das?
Nehmen wir mal ein Beispiel einer CPU, die mit 3 GHz getaktet ist. Ein Takt ist schlicht und ergreifend ein Signal, welches zwischen den Zuständen 1 und 0 hin- und herwechselt. Bei einer Frequenz von 3 GHz tut es das in einer Sekunde 3 Milliarden Mal. Der Einfachheit halber sagen wir mal, dass immer, wenn der Takt von 0 auf 1 wechselt, kann die CPU irgendwas machen => ergo in einer Sekunde 3 Mrd Mal. Zeitlich gerechnet sind das also 1/3.000.000.000 = 0.3 ns (Nanosekunden) pro Taktperiode, sprich alle 0.3 ns kann die CPU irgendwas machen.
Und solange Register im Spiel sind funktioniert das auch so. Nun haben wir aber den Cache-Speicher. Der ist an und für sich sehr schnell, hat aber eben eine Zugriffsdauer von z.B. 20 ns. Das bedeutet, wenn die CPU etwas aus diesem Speicher lesen will, dann muss sie knapp 67 Taktzyklen (20 ns / 0.3 ns) warten, bis was aus dem Speicher kommt. Auch das ist noch ziemlich schnell und für die meisten Berechnungen mehr als vertretbar.
Nun ist es aber auch beim Cache so, dass es sehr teuer ist (Fläche, Energie etc.) und deswegen ist er größentechnisch auch eher begrenzt. Und jetzt kommt der nächste Baustein in der Speicherhierarchie: der RAM
Der RAM ist ein CPU-naher Speicher. Er hat i.d.R. eine direkte Anbindung zur CPU, befindet sich aber nicht auf dem Chip. Und dadurch wird er zum perfekten Trade-Off zwischen Größe und Kosten. Seine Reaktionszeit ist dafür aber nochmals höher als die des Cache, was wiederum in längeren Wartezeiten für die CPU resultiert. Ist aber eben alles noch vertretbar und deswegen haben wir heute beträchtliche Mengen von diesem Speicher, in die die CPU alles Mögliche an Werten schreiben kann. Was das alles ist? Im Grunde alles, was irgendwie berechnet werden muss. Und solange es im RAM ist, ist auch alles gut und die CPU kann flott arbeiten. Sollte der RAM allerdings mal voll sein, oder ein benötigter Wert nicht im RAM, dann wird es richtig bitter für die CPU. Denn dann muss sie auf die Festplatte zugreifen und das bedeutet dann Wartezeiten von mehreren Millisekunden. Und wenn wir jetzt mal 10 ms als Beispiel hernehmen, dann würde unsere mit 3 GHz getaktete CPU satte 10 ms = 10.000.000 ns / 0.3 ns = 33.333.333 = 33.3 Mio Takte warten müssen, bis da mal was aus der Festplatte kommt. Will heißen, an dem Zeitpunkt wird's dann ziemlich hässlich.
Kurz: Viel RAM und die CPU kann jede Menge Zeugs in vertretbarem zeitlichem Rahmen berechnen.
Jetzt kann man natürlich noch versuchen, die Verzögerungszeiten des RAMs auszugleichen, indem man die Menge an Daten, die gleichzeitig gelesen und geschrieben werden können, verändert. Es ist immerhin ein Unterschied, ob ich pro Zugriff 16 Bit lese oder 64 Bit. Wenn meine CPU auf 16 Bit Basis arbeitet (sprich, jeder Wert besteht aus 16 Bit), dann kann sie im ersten Fall immer genau einen Wert lesen/schreiben und im zweiten Fall 4 Werte gleichzeitig.
Und genau das ist im Grunde bei den neuen Konsolen der Fall. Die X1 hat mit DDR3 den RAM mit der geringeren Zugriffszeit. Die PS4 hat aber mit dem GDDR5 eine viel größere Zugriffsbreite. Sie kann weit mehr Werte gleichzeitig schreiben und lesen, was ihr einen erheblichen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber der X1 einbringt...zumindest auf dem Papier. Was man davon am Ende sehen wird, bleibt abzuwarten. Ich wette, dass sich dieses Plus an Power nur bei den Exklusivtiteln zeigen wird und das werden im Verhältnis zum gesamten Lineup eher wenige Titel sein.
