Central Processing Unit (CPU)

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Eine Central Processing Unit, kurz CPU ist Hauptprozessor, Zentrale Recheneinheit oder Zentrale Verarbeitungseinheit für Computer oder Computerähnliche Geräte.

Ist die elektronische Schaltung eines Computers, die für die Interpretation der Anweisungen von Computerprogrammen und die Ausführung grundlegender Operationen gemäß diesen Anweisungen verantwortlich ist. Die Grundoperationen umfassen arithmetische, logische, steuernde und Ein-/Ausgabe (I/O). Der Begriff Central Processing Unit (CPU) ist seit Anfang der 1960er Jahre in der Computerindustrie weit verbreitet.

Die CPU besteht im Wesentlichen aus vier Funktionseinheiten:

  • Steuereinheit: ist verantwortlich für die Steuerung des Befehls- und Datenflusses innerhalb der CPU.
  • Arithmetic Logic Unit (ALU): Führt alle Berechnungen der arithmetischen und logischen Operationen der CPU durch.
  • Register: sind interne Speicherzellen, auf die sehr schnell zugegriffen werden kann. Diese Komponenten werden verwendet, um Variablen (Daten, Adressen) oder die Zwischenergebnisse der arithmetischen /logischen Operation zu speichern.
  • Cache: ist ein kleinerer und schnellerer Speicher, der den Zugriff auf den Hauptspeicher minimiert und somit die CPU-Leistung verbessert.

Diese Einheiten werden durch die Taktfrequenz synchronisiert und durch drei Arten von Bussen verbunden:

  • Datenbus: verantwortlich für die Datenübertragung.
  • Adressbus: überträgt die Speicheradressen zum Lesen oder Schreiben.
  • Steuerbus: ermöglicht die Verwaltung anderer Komponenten und I/O-Geräte.

Die CPU-Architektur ist auch durch den Befehlssatz gekennzeichnet, den sie ausführen kann. Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von Befehlssatzarchitekturen:

  • CISC (complex instruction set computer): ein umfangreicher Satz komplexer Anweisungen, der mehrere Low-Level-Operationen wie arithmetische Operationen, Speicherzugriff oder Adressberechnungen in mehreren Taktzyklen durchführen kann.
  • RISC (Reduced Instruction Set Computer): ein reduzierter Satz von Anweisungen, der einen einzelnen Low-Level-Betrieb in einem Taktzyklus durchführt.

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