CPU-Uebersicht und Kombatibilitaetsliste

[HEMIcuda]

Da es in letzter Zeit vermehrt zu Fragen nach der Kompatibilitaet
diverser CPUs gekommen ist, verschaerft aufgetreten bei unseren
Freunden mit Gentoo (aus offensichtlichen Gruenden), habe ich
mir gedacht, ich schreib doch kurz mal eine kleine Uebersicht
ueber die verschiedenen CPUs und die Kompatibilitaet zueinander.

Fangen wir einfach mal damit an, was jeder bei sich zuhause
stehen hat: den guten alten

x86
===

x86 (oder ix86) bezeichnet alle Prozessoren, die nativ abwaerts-
kompatibel zum originalen 8086 von intel sind. Die CPUs, die uns
weniger interessieren (weil auf ihnen ausser elks kein
richtiges Linux drauf laeuft),
sind natuerlich der 8086, der 80186 (der ausser im embedded
Bereich nie richtig Anklang gefunden hat) und der 80286.

Richtiges Linux laeuft auf PCs ab einer 80386 (oder kurz: 386er)
CPU aufwaerts. Das sind ausnahmslos *alle* CPUs, die heutzutage
in PCs verbaut sind
(Apple-Rechner zaehle ich jetzt mal nicht zu PCs).
[09.02.2006] Kinder, wie die Zeit vergeht. Mittlerweile haben sogar Apples Intel-CPUs :-)

Eine leichte Verbesserung zum 386 stellte der 486 da, der in
seiner Inkarnation als 486DX auch gleich einen numerischen
CoProzessor mitbrachte. Bis zu diesem Zeitpunkt gab es FPUs im
PC-Bereich nur als separate Chips, die x87er genannt wurden
(x = Ziffer der jeweiligen Familie). Wenn man vorhat, auf so
einer alten Kiste (also bis 486SX) Linux installieren zu wollen, dann
sollte man darauf achten, dass ein Coprozessor mit aufgesteckt
ist. Ansonsten muessen Fliesskommaberechnungen in Software
emuliert werden, was natuerlich Rechenzeit kostet, die man auf
solchen System dann eh nicht hat.

i586
Zu den i586-kompatiblen CPUs (die CPU, die intel seinerzeit in
Pentium umbenannt hat, weil sich Zahlenkombinationen nicht
schuetzen liessen), gehoeren:

• AMD K5
• AMD K6
• AMD K6-2 (K6 + 3Dnow!)
• AMD K6-3 (K6-2 + Cache on Die)
• Cyrix 6x86
• Cyrix M-II (?)

• diverse WinChips
  und der
• Intel Pentium/Pentium MMX
• Via C3 (mehr dazu weiter unten)

Anders als der Name vielleicht vermuten lassen wuerde, sind AMDs
und Cyrix' 5x86 keine 586-kompatible CPUs, sondern nur
aufgebohrte 486er. Also vorsicht! Auch die NexGens (wer kennt sie
noch?), die vermeintlich 586-kompatibel sind, laufen nur mit
Software, die fuer 386er kompiliert wurde.

i686
Als waere das alles nicht genug, faengt die richtige Verwirrung mit
den i686-kompatiblen an:

Intel
-----

• Pentium Pro

• Pentium II (wie PPro + MMX + bessere 16bit-Kompatibilitaet (haha))
  
• Pentium III (wie P-II + iSSE)
  
• Pentium IV/D die erste "richtige" Neuentwicklung seit dem PPro. Wie P-III + iSSE2 (+ iSSE3 und EM64T [siehe AMD64] bei neueren CPUs)
  
• Pentium M/Core Wie P-III + SSE2
  
• Core2 Core mit einigen Optimierungen + EM64T

Zu P-II, P-III und P-IV gibt es noch abgespeckte Versionen namens
Celeron und die Servervarianten P-II Xeon, P-III Xeon und
Xeon (P-IV).
Ausserdem sind die neueren P-IV-Varianten HyperThreading-
faehig. D.h. dass zum besseren Auslasten der CPU-Resourcen
dem System eine zweite (logische) CPU vorgegaukelt wird. Das ist
aber nicht zu vergleichen mit richtigen Multiprozessor- oder gar
Dualcore-Systemen.
Obacht! Es gibt verschiedene Mobilprozessoren von Intel, die alle
nicht dasselbe sind.
Zum einen waere da der P3-M, der, wie der Name schon verlauten
laesst, auf dem P3 basiert. Das gleiche gibt es auch fuer den P4.
Hier heisst er, wie sollte es anders sein, P4-M. Diese Modelle
unterscheiden sich von den Desktop-Bruedern dadurch, dass sie
die eine oder andere Stromsparfunktionalitaet eingebaut haben
(variable Taktraten und Drosselung der Versorgungsspannung).
Der Verbrauch im Verhaeltnis zu Rechenleistung ist bei diesen
Modellen nichtsdestotrotz relativ hoch.
Abhilfe schafft hier der Pentium-M, der zusammen mit
Intel-855/915/925-Chipsatz und Intel WLAN-Adapter Teil des
Centrino-Pakets ist. Die Rechenleistung einen Pentium M ist in
etwa vergleichbar mit der eines um 50% hoeher getakteten P4,
der Stromverbrauch ist aber weitaus geringer (ca 30W unter
Volllast).
Zwischenzeitlich wurde der Pentium-M weiterentwickelt und ist
in der sogenannten Core-Reihe aufgegangen. Der Pentium-M
wurde in Core Solo umbenannt. Ausserdem wurde die Familie durch
eine Dual-Core CPU mit dem Namen Core Duo erweitert.
Core-CPUs der ersten Generation beherrschen noch kein EM64T.
Dieses wurde mit der verbesserten Core2-Reihe eingefuehrt, die
zusaetzlich zur Dualcore-Variante auch als Quadcore erhaeltlich
ist und auch in der Servervariante als Xeon erhaeltlich ist. Hier
koennte es nun zu Verwirrungen kommen, deswegen wird der
Pentium-IV-basierte Xeon auch als Xeon4 bezeichnet.

Anmerkung: 64bit-faehige Pentiums/Cores (Pentium D, Core2,
Xeon) sind nicht IA64-kompatibel (zum IA64 komm ich
spaeter). Will man diese im 64bit-Modus betreiben, sind
Distributionsimages in der AMD64/x86_64-Ausfuehrung notwendig.


AMD
---

• Athlon 3Dnow2
  
• Athlon-XP wie Athlon + iSSE
  Die Athlons sind streckenweise auch als K7 bekannt.
  
• AMD64 a.k.a. x86-64: Sammelbegriff fuer Athlon64 und Opterons
  das ist die erste 64bit-CPU fuer x86-kompatible Rechner. Sie laeuft in 2 Modi:
  Zum einen im 32bit-Modus, der voll kompatibel zum Athlon-XP ist (+iSSE2 + iSSE3)
  und zum anderen im 64bit-Modus (selber Befehlssatz, breitere Register).
  Um mit einem Vorurteil aufzuraeumen: der A64 ist nicht schneller,
  weil er 64bit breite Register hat. Ganz im Gegenteil. Das alleine
  wuerde ihn bei vielen Anwendungen sogar noch langsamer machen.
  Der A64 ist im 64bit-Modus deshalb schneller, weil er doppelt so
  viele Register wie ein normaler x86 besitzt (die nur im 64bit-Modus
  verfuegbar sind). Das spart eine ganze Menge Saves und Restores.

Wie bei Intel gibt es auch bei AMD eine Low-Cost-Variante namens
Duron (fuer die 32bit-Athlons) bzw Sempron auf Basis des
Athlon64. Letzterer ist aber im Prinzip nichts anderes, als ein
AthlonXP, der als S754 noch das Power-Management Cool'n Quiet
beherrscht.
[09.02.2006]
Mittlerweile gibt es auch 64bit-faehige Semprons, die den gleichen
Regeln folgen wie die AMD64, und AMDs Antwort auf den
Pentium-M, den Turion64. Auch hier handelt es sich um einen
AMD64.

VIA/Cyrix Die alten Ezra-T Cores (c3) sind nur i586-kompatibel.
Ihnen fehlt das cmov-Flag. Ausserdem unterstützen diese
Prozessoren AMDs 3Dnow!.
Erst ab dem Nehemiah (c3-2) sind die Via-prozessoren vollwertige
Mitglieder der i686 familie. Diese Prozessoren haben auch keine
3Dnow!-Einheit mehr, stattdessen wurde SSE-Unterstützung
eingebaut. (Thx to neonnight )


Weitere (Nicht-PC) CPUs
=======================

IA64 a.k.a. Itanium 64bittiger High-End-Prozessor von Intel.
Gemeinschaftsentwicklung mit HP, zu deren PA-RISC annaehernd
kompatibel, allerdings (noch) sehr wenig verbreitet, wenn man von
Numbercrunchern und Servern einmal absieht.

Alpha/axp 64bit-CPU von DEC (digital (Compaq (HP))).
Urspruenglich auf Erweiterbarkeit und einer Lebensdauer von 25
Jahren ausgelegt, hat sie nach der Uebernahme d|i|g|i|t|a|l|s durch
Compaq nicht mehr den Entwicklungsaufwand erfahren, der noetig
gewesen waere und ist mittlerweile mehr oder weniger den Weg
alles irdischen gegangen.
Vertreter:

• 21064 a.k.a. EV4 / 21064A (EV45) / 21066 (LCA4)
• 21164 (EV5) / 21164A (EV56) / 21164PC (PCA56)
• 21264 (EV6) / 21264A (EV67) / 21264B/C (EV68)
• 21364 (EV7) / 21364? (EV7z)

Sparc RISC-Architektur von SUN und Fujitsu. Die ersten
Sparc-Chips (SuperSparc, HyperSparc) waren noch 32-bittig, mit
den UltraSparc-Chips wurde auch diese Architektur 64bittig. Momentan aktuelle Inkarnation: Ultra IV und T1 von Sun, Sparc64-V
von Fujitsu.

Mips Architektur von SGI, mittlerweile voneinander unabhaengig.
CPUs: R4x00, R8000, R10000, R12000, R14000, R16000 (SGI)
(Ergaenzungen dringen erwuenscht)

PA-RISC HP-eigene RISC-Architektur, eigentlich abgekuendigt,
wird sie aber scheinbar immernoch weiterentwickelt. Das ist
umsomehr verwunderlich, als dass HP am IA64 mitentwickelt hat,
der eigentlich die PA-RISC abloesen sollte.

PowerPC CPU-Spezifikation von Apple, Motorola und IBM.
Bekannteste Modelle:

• G3
• G4 (mit Altivec) und
• G5 (64bittig).

Ausserdem die Power-CPUs von IBM.

PowerPC Ergänzungen (von derguteweka)

Motorola PPC823: Einsatz in der dbox 2; auf dem ppc823 ist neben
dem Prozessor zusaetzlich viel Peripherie untergebracht, z.b.
einige serielle Schnittstellen, Displaycontroller, Ethernet,
Primitiv-DSP (z.b. fuer SoftModem), usw.

IBM PPC405: Vertreten z.B. auf den Set-top-box Chips von IBM. Der
Prozessor an sich ist recht unspektakulaer, auf den Chips sind
allerdings zusaetzliche Hardware-MPEG-A/V Decoder, DVB
Demultiplexer/Descrambler, PCMCIA Interfaces, ATA Interfaces
usw. Wurde/wird verbaut in der Dreambox und auch in no-name
boxen diverser Fernost-Hersteller.

(Ergaenzungen dringend erwuenscht)

Motorola 68k Ehemals sehr verbreitete CPU (Atari, Amiga,
Apple, Vorgaenger von PPC und PA-RISC). Weitflaechig
durch PowerPC abgeloest.
68K Ergänzungen (von derguteweka)
In der dbox1 werkelt(e) ein 68K Abkoemmling; die Motorola Coldfire
CPUs werden derzeit teilweise auch mit einer auf den 68K
Befehlssatz aufbauenden CPU geliefert.


ARM ein von vielen Herstellern lizensiertes CPU-Design, das
besonders auf den embedded Bereich abzielt. Aktuelle Cores: z.B.
ARM7, ARM9, Xscale von Intel.

Transmeta ist eine kleine, feine, innovative aber leider
erfolglose CPU-Schmiede in Kalifornien, in der auch schon der
Meister selbst (Linus Torvalds) eine zeitlang gearbeitet hat.
Von Transmeta gibt es die Crusoes (TM5800 + TM5900) und,
recht neu, die Efficeons (TM8600 und TM8620). Im Unterschied zu
anderen CPUs kann man bei Transmetas nicht von einer festen
Architektur sprechen, da saemtliche Instruktionen in Software auf
Transmeta-Hardwarecode umgewandelt wird. Das ganze nennt
sich Code-Morphing und ist ein sehr interessantes Konzept, da
sich damit theoretisch jede beliebige CPU einfach per Software-
Update auf den Transmeta-CPUs emulieren laesst. In der Realitaet
wird man leider nur Transmetas mit ix86-Firmware antreffen, da es
sich bei dem ohnehin schon sehr geringen Marktanteil von
Transmeta nicht noch lohnt, eine Architektur mit zusaetzlich
geringem Marktanteil zu unterstuetzen.
Transmeta hat die CPU-Herstellung eingestellt und lebt nur noch
davon, Lizenzen und IP (Intellectual Property) zu verkaufen. Mal
schauen, ob sie damit erfolgreicher sind.
Diese Liste erhebt keinen Anspruch darauf, vollstaendig und
fehlerfrei zu sein. Falls aber noch jemand Ergaenzungen und
Verbesserungsvorschlaege hat: Nur her damit!

'cuda

[G.B.Wolf]

interessante List, danke.

Ich dachte der K6 gehört zur 686-Familie

Zu den 586 gehört neben dem Pentium noch der Pentium MMX

Gruß

[HEMIcuda]

Ist geaendert.
Der K6 ist ein 586er (Click)

'cuda

[G.B.Wolf]

aha, danke für den Link.

[hunter]

Pentium M:

Das M steht für Mobile. Das bedeutet das solche Prozessoren z.B. in Laptops aber auch anderen mobilen Geräten zum Einsatz kommen. Hauptsächlich aber wohl nur Laptops.

http://www.intel.com/products/notebo...sors/pentiumm/


Du solltest auch noch eine Erklärung zum Thema Bezeichnung und Takt mit rein bringen. AMD nennt z.B. einen seiner Athlons ja XP3200. Getaktet wird er aber nur mit 2,2 GHz. Dabei ist er dem Intel in effektiver Geschwindigkeit aber dennoch überlegen. Vergleichbar mit einem Intel 3,2 GHz ist er dennoch nicht. Tests siedeln ihn in Pentium 2,8 GHz Umgebnung an.

Soweit ich weiß führt nun auch Intel neue Bezeichnungen ein, die nicht mehr dem Takt der CPU entsprechen.

[HEMIcuda]

Pentium M:

Das M steht für Mobile. Das bedeutet das solche Prozessoren z.B. in Laptops aber auch anderen mobilen Geräten zum Einsatz kommen. Hauptsächlich aber wohl nur Laptops.

http://www.intel.com/products/notebo...sors/pentiumm/

Richtig. Es ging mir aber hauptsaechlich um die Faehigkeiten dieser CPU.
IIRC ist das Ding P-III-kompatibel. Aber hat er auch zusaetzliche Instruktionen
(iSSE2 come to mind)?

'cuda

[derguteweka]

PowerPC Ergänzungen

Motorola PPC823: Einsatz in der dbox 2; auf dem ppc823 ist neben dem Prozessor zusaetzlich viel Peripherie untergebracht, z.b. einige serielle Schnittstellen, Displaycontroller, Ethernet, Primitiv-DSP (z.b. fuer SoftModem), usw.

IBM PPC405: Vertreten z.B. auf den Set-top-box Chips von IBM. Der Prozessor an sich ist recht unspektakulaer, auf den Chips sind allerdings zusaetzliche Hardware-MPEG-A/V Decoder, DVB Demultiplexer/Descrambler, PCMCIA Interfaces, ATA Interfaces usw. Wurde/wird verbaut in der Dreambox und auch in no-name boxen diverser Fernost-Hersteller.

68K Ergänzungen
In der dbox1 werkelt(e) ein 68K Abkoemmling; die Motorola Coldfire CPUs werden derzeit teilweise auch mit einer auf den 68K Befehlssatz aufbauenden CPU geliefert.

Gruss
WK

[neonknight]

VIA/Cyrix Die C3-CPUs von Cyrix/Centaur/VIA sind allesamt Pentium-II-
--------- kompatibel.

das ist so nicht ganz richtig. die alten ezra-t cores (c3) sind nur i586, ihnen fehlt das cmov flag. ausserdem unterstützen diese prozessoren amds 3dnow.
erst ab dem nehemiah (c3-2) sind die via-prozessoren vollwertige mitglieder der i686 familie. diese prozessoren haben auch keine 3dnow-einheit mehr, stattdessen wurde sse-unterstützung eingebaut.

[ThorstenHirsch]

Kann in dem Zusammenhang auch mal einer dieses ganze IBM-Gewusel um den PowerPC erklären? Und welche Rolle Apple und Motorola dabei spielen?

Also so wie ich das bisher verstanden habe, baut Motorola immer die Prozessoren und IBM/Apple stecken die in ihre Rechner. Bei Apple heißen die Dinger G3/G4/G5 und bei IBM hießen die Dinger früher RS/6000, dann irgendwann p4 und jetzt p5 und alles zusammen heißt p-Serie......ja?!

Und auf welchen davon läuft Linux? Auf allen???

[stefan-tiger]

Schöne Liste.

Um was für Kompatiblitätsprobleme gehts aber eigentlich?

PS: zum Glück hast du nicht noch die ganzen Gehäusevarianten aufgezählt (all die Sockels udn Slots)

Gruß

[HEMIcuda]

Schöne Liste.

Danke

Um was für Kompatiblitätsprobleme gehts aber eigentlich?

Um die FAQ, zu welcher Architektur denn nun CPU xy gehoert und ob man vielleicht
nicht auch x123 anstatt x456 installieren koennte (konkretes Beispiel: Pentium 4
= i686 und somit abwaertskompatibel zu i586, i486, i386-binaries)

PS: zum Glück hast du nicht noch die ganzen Gehäusevarianten aufgezählt (all die Sockels udn Slots)

Koennte ich auch noch. Besteht Bedarf?

'cuda

[ThorstenHirsch]

Danke, Hemi!
Aber eins noch: welche Power-CPU war denn in der RS/6000-Serie, speziell den 7043-Modellen verbaut? G3? Oder heißen die ganz anders? Und sind das 32bit oder 64bit-CPUs?

[HEMIcuda]

Kann in dem Zusammenhang auch mal einer dieses ganze IBM-Gewusel um den PowerPC erklären? Und welche Rolle Apple und Motorola dabei spielen?

Versuchen wir es mal. Apple, IBM und Motorola haben anno dunnemals (92 oder so)
das PowerPC-Konsortium gebildet und die PowerPC-Architektur spezifiziert. Motorola
und IBM haben die Dinger in teilweise sehr unterschiedlichen Versionen gefertigt und
verbaut, Apple hat die Dinger nur verbaut.

Also so wie ich das bisher verstanden habe, baut Motorola immer die Prozessoren und IBM/Apple stecken die in ihre Rechner.

Nein. Motorola und IBM bauen die Dinger (den G5 und die Power-CPUs (Power64,
Power3, Power4, ...) nur IBM). Verbaut werden sie von allen drei Mitgliedern des
Konsortiums und Lizenznehmern.

Bei Apple heißen die Dinger G3/G4/G5 und bei IBM hießen die Dinger früher RS/6000, dann irgendwann p4 und jetzt p5 und alles zusammen heißt p-Serie......ja?!

Und auf welchen davon läuft Linux? Auf allen???

Puh, da hat jetzt IMHO das eine nicht wirklich was mit dem anderen zu tun *g*
Die G3/G4/G5 heissen nicht nur bei Apple so. Und RS/6000 sagt in erster Linie
nix ueber die CPU aus. Das RS steht fuer RISC System. Die CPUs, die da verbaut
wurden, sind IIRC alles Power-CPUs (Power != PowerPC ). Die p-Series ist die
Highend-Unix-Reihe von IBM. Analog dazu gibt es noch die z/Series (ehemals
S/390) in der Mainframe-Klasse, i/Series (AS/400) als Midrange-Server. i/Series
und p/Series der neuesten Generation sind Power5-basiert und ueber weite Teile
baugleich und somit relativ kompatibel, was vorher nicht der Fall war. Ab welcher
Power-CPU Linux definitiv lauffaehig ist, kann ich Dir nicht sagen, aber die Power4
gehoeren dazu
Der G5 ist uebrigens eine "Weiterentwicklung" vom Power4 mit nur einem Core,
dafuer aber mit angeflanschtem Altivec (und im Gegensatz zu den Vorgaengern
G4 und G3 eine 64bit-CPU).

Vielleicht kann hier ja noch der eine oder andere mehr Licht ins Dunkel bringen.

'cuda

[Inside]

Bin heute noch auf etwas gestoßen: Es gibt nicht nur den Pentium M, sondern auch den Pentium 3 M und Pentium 4 M...

Bei mir sieht cat /proc/cpuinfo so aus:

processor       : 0
vendor_id       : GenuineIntel
cpu family      : 6
model           : 9
model name      : Intel(R) Pentium(R) M processor 1400MHz
stepping        : 5
cpu MHz         : 599.692
cache size      : 1024 KB
fdiv_bug        : no
hlt_bug         : no
f00f_bug        : no
coma_bug        : no
fpu             : yes
fpu_exception   : yes
cpuid level     : 2
wp              : yes
flags           : fpu vme de pse tsc msr mce cx8 sep mtrr pge mca cmov pat clflush dts acpi mmx fxsr sse sse2tm pbe est tm2
bogomips        : 1190.18

Es gibt allerdings noch dieses:

processor       : 0 
 vendor_id       : GenuineIntel 
 cpu family      : 6 
 model           : 11 
 model name      : Mobile Intel(R) Pentium(R) III CPU - M  1200MHz 
 stepping        : 4 
 cpu MHz         : 1199.136 
 cache size      : 512 KB 
 fdiv_bug        : no 
 hlt_bug         : no 
 f00f_bug        : no 
 coma_bug        : no 
 fpu             : yes 
 fpu_exception   : yes 
 cpuid level     : 2 
 wp              : yes 
 flags           : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 mmx fxsr sse 
 bogomips        : 2375.68

Für den Pentium 4 M habe ich leider keine Ausgabe gefunden, müßte aber wohl ersichtlich sein. Wichtig hierbei ist, dass die 'falschen' Pentium 3 Ms kein sse2 unterstüzen und auch einen anderen Speedstep Treiber benötigen.

[HEMIcuda]

Bin heute noch auf etwas gestoßen: Es gibt nicht nur den Pentium M, sondern auch den Pentium 3 M und Pentium 4 M...

Das haette ich Dir auch so sagen koennen

'cuda