Prozessoren u. Kühlung

Wissenswertes über Prozessoren und Kühlung
Bei Prozessoren handelt es sich um elektronische Bauteile, die durch die heutige Halbleitertechnik mehrere Milliarden Transistoren auf einer Fläche von zirka 32 Nanometern vereinen können. Die Kombination dieser Transistoren stellt eine elektronische Schaltung, die übergebene Befehle ausführt oder andere Geräte steuert. Die populärsten Prozessoren befinden sich als zentrale Steuereinheit, sozusagen als Herz, in Computern.

Geschichtlicher Hintergrund von Prozessoren und Kühlung
Die ersten Prozessoren stammen aus den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts und bestanden noch vollständig aus Relais. Diese elektromechanischen Rechner waren sehr störanfällig und aufgrund der relativ hohen Schaltzeiten von Relais auch noch langsam dazu. So lagen die damaligen Taktfrequenzen bei nur wenigen Hertz. Im Jahrzehnt darauf begann man dann die deutlich schnelleren Röhren in Computern zu verwenden. Zusätzlich sank durch deren Einsatz auch die Störanfälligkeit. Noch einmal gut 10 Jahre später begannen Computer zum Massenprodukt und Universitäten, Forschungseinrichtungen sowie Firmen erkannten das große Leistungspotential.

Um Platz zu sparen begann man die Röhren durch Magnettrommeln zu ersetzen, sodass Hauptspeicher und CPU-Register ausgelagert werden konnten. In den 1960er waren die Röhren dann gänzlich verschwunden und Transistoren an deren Stelle gerutscht, wobei diese anfangs einzeln zusammengesetzt eine CPU darstellten. Erst durch die Umsetzung von Transistorfunktionen auf integrierte Schaltkreise konnten auch diese weichen. Zu Beginn war in einem IC nur ein einzelnes Gatter, die später immer wieder erweitert wurden, sodass bald auch Funktionen wie Addierer oder Zähler in den Bausteinen Platz fanden. Diese Entwicklung führte zu den heutigen Mikroprozessoren die wir in ganz vielen elektrischen Geräten finden. Jedoch lenkte die immer stärker einsetzende Miniaturisierung zu einem Problem, dass bis dato nicht bedacht wurde. Die Mikroprozessoren begannen sich zu erwärmen und brannten sehr leicht durch.

Wärmeabfuhr durch Prozessoren und Kühlung
Die steigende Anzahl an Schaltungen in einem einzelnen Prozessor sorgten dafür, dass die Wärmeentwicklung überproportional anstieg. Daher musste ein Weg gefunden werden, diese Temperaturen schnell und kostengünstig vom Prozessor abzuleiten. So begann man damit Kühlkörper aufzusetzen, die durch ihre große Oberfläche eine gute Wärmeabfuhr gewährleisteten. Die Prozessoren wurden jedoch noch Leistungsstärker und Produzierten entsprechend noch mehr Wärme. Irgendwann war es dann soweit, dass die Kühlung mit entsprechenden passiven Kühlern nicht mehr ausreichte. Also begann man kleine Lüfter auf die Prozessoren zu setzen um die Kühlung zu gewährleisten. Nach und nach wurden auch hier die passiven und die aktiven Kühler immer größer. Daraufhin entwickelten findige Tüftler ein Kühlsystem, das mittels Wasser funktioniert und dem im Auto ähnelt.

Prozessoren und Kühlung in der Raumfahrt
Im Jahr 2005 begann die amerikanische Raumfahrtorganisation NASA gebrauchte Prozessoren, Mainboards und Kühlsysteme die bis zur Intel Pentium-Prozessor Generation reichten aufzukaufen. Der Hintergrund hierfür ist die schlechte Ersatzteilbeschaffung für das Space Shuttle und einige in die Jahre gekommene Satelliten. Zum einen werden die darin verbauten Prozessoren nicht mehr produziert und zum anderen sind deren Bauteile so klein und deren Leiterbahnen so dicht nebeneinander, dass Einflüsse aus dem All Probleme verursachen könnten. Aber ein viel wichtigeres Problem war Teil dieser Aktion. Da das All Luftleer ist, kann auch eine Kühlung mittels Luft erfolgen.