CPUs - 17 Fragen und Antworten

Was ist eine CPU?

von Mark Lubkowitz - 05.12.2011
CPU: Die Abkürzung steht für Central Processing Unit, auf Deutsch Hauptprozessor (Bild 2).
CPU: Die Abkürzung steht für Central Processing Unit, auf Deutsch Hauptprozessor
Die Abkürzung CPU steht für Central Processing Unit, auf Deutsch Hauptprozessor. Der Hauptprozessor ist zentraler Bestandteil eines PCs. Er führt das Betriebssystem und alle Programme aus.

Wie funktioniert ein Prozessor?

Ein Prozessor ist ein Befehlsempfänger. Er ist mit einer festgelegten Auswahl an Befehlen vertraut. Diese Auswahl heißt Befehlssatz. Das Betriebssystem und die Programme greifen auf den Befehlssatz zurück, um den Prozessor zu steuern. Falls der Prozessor etwa zwei Zahlen addieren soll, dann muss ein Programm dem Prozessor den Befehl zur Addition erteilen.

Ist der Befehlssatz immer gleich?

Nein, der Befehlssatz hängt vom Prozessortyp ab. Prozessoren kennen in der Regel nicht nur einen, sondern mehrere Befehlssätze. Jede neue Prozessorgeneration bringt meist auch neue Befehlssätze mit.
Verbreitete Befehlssätze sind etwa MMX, SSE oder 3DNow. 64-Bit-Prozessoren haben zudem einen auf 64 Bit ausgerichteten Befehlssatz.

Wie ist ein Prozessor aufgebaut?

Die: Das silbern glänzende Rechteck in der Mitte ist der Die. Er besteht aus Silizium. Auf dem Die ist der Prozessorkern untergebracht (Bild 3).
Die: Das silbern glänzende Rechteck in der Mitte ist der Die. Er besteht aus Silizium. Auf dem Die ist der Prozessorkern untergebracht
Die wichtigsten Teile des Prozessors sind das Rechenwerk, das Steuerwerk und die Register. Sie bilden den Kern des Prozessors und sind auf dem Die untergebracht. Das englische Wort Die wird „dai“ ausgesprochen und bedeutet Würfel, passender ist aber Plättchen. Die bezeichnet in der Elektrotechnik den aus Silizium bestehenden Chip, auf dem sich die Schaltkreise des Prozessors befinden.
Das Steuerwerk übernimmt die Planung und Verteilung der anstehenden Aufgaben. Das Rechenwerk kümmert sich um die befohlenen Berechnungen. Die Register sind kleine Speichereinheiten, in denen die für die Berechnung benötigten Werte abgelegt sind. Aufgrund der Nähe zum Rechenwerk kann der Prozessor die Werte aus den Regis-tern nahezu ohne Verzögerung lesen und schreiben.

Und wie verarbeitet er einen Befehl?

Wenn ein Programm dem Prozessor beispielsweise den Befehl erteilt, die Zahlen 5 und 3 zu addieren, dann werden der Befehl und die beiden Zahlen zunächst auf einem Ablagestapel im Arbeitsspeicher geparkt.
Das Steuerwerk nimmt die Arbeit auf und greift sich den ältesten Befehl des Ablagestapels. Die beiden für die Addition notwendigen Zahlen 5 und 3 überträgt das Steuerwerk nun ins Register des Prozessors. Anschließend instruiert das Steuerwerk das Rechenwerk, dass es den Befehl zur Addition ausführen und die dafür im Register abgelegten Werte verwenden soll.
Die Summe der Addition wird ebenfalls im Register gespeichert. Das Steuerwerk überträgt dieses Ergebnis vom Register in den Arbeitsspeicher. Das Programm kann das Ergebnis dann weiterverwenden. All das erfolgt im nicht wahrnehmbaren Bruchteil einer Sekunde.