Der Hauptprozessor

Das Herz der Technikwelt

Historische Entwicklung

1930 bestanden die meisten Rechenwerke noch aus Relais, erst

1950 ersetzten Transistoren die bis dahin entwickelten Elektronenröhren.

1970 war die Technik so weit das man alle bis dahin entwickelten Funktionen auf eine Chip "verstauen" musste.

Unterschiede der zwei CPU-Architekturen

Von-Neumann-Architektur:

  • Es gibt keine Trennung zwischen dem Programmcode und dem Speicher für Daten.

Harvard-Architektur:

  • Daten und Programme werden in von einander getrennten Speicher- und Adressräumen abgelegt auf die durch zwei separierte Bussysteme parallel zugegriffen werden kann.
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Aufbau des Prozessors

Die wichtigsten Inhalte
  • Das Steuerwerk, bzw auch Leitwerk kontrolliert die Ausführung der Anweisungen. Dazu sorgt es für die dekodierung der Maschinenbefehle durch den Befehlsdecoder, danach werden Binärcodes in weitere Microcodes umgewandelt welche zur Ausführung der Befehle benötigt wird.
  • Rechenwerk und Register sorgen für die Primäroperationen des Prozessors.
  • Datenleitung, hierbei gibt es 3 Signalleitungen
    1. Datenbus: Daten werden mit dem Arbeitsspeicher ausgetauscht.
    2. Adressbus: Dient zur übertragung von Speicheradressen auf dem RAM.
    3. Steuerbus(Kontrollbus): Steuert u. a., ob Daten gerade geschrieben oder gelesen werden sollen.

Funktionsgruppen des Hauptprozessors

  • Cache-Speicher: Speichert Zugriffe auf Hintergrundmedien oder Berechnungen um sie bei wiederholtem Zugriff schneller Ausführen zu können.
  • Grafikchip, auch GPU: Dient zur Berechnung der Bildschirmausgabe.
  • Der Coprozessor ist ein spezieller Prozessor, der den Hauptprozessor um bestimmte Funktionen erweitert und ihn entlastet.
  • Speicherverwaltung: Teil eines Betriebssystems, der einen effizienten und komfortablen Zugriff auf den physischen Arbeitsspeicher ermöglicht.

Erklärung - Marken, Prozessorkerne und Taktung

  • Marken: Intel und AMD sind die führenden Prozessorhersteller welcher der beiden Prozessoren besser ist, ist seit Jahren eine Streitfrage.
  • Prozessorkerne: Bei der Anzahl der Kerne geht es um die parallel erledigten Aufgaben des Prozessors, dabei ist die höchste Kernanzahl 32 Kerne und die niedrigste 1 Kern. Zu beachten ist das bei 2 und mehr Kernen sich die Anzahl immer verdoppelt.(2/4/8/...)
  • Taktung: Desto höher die Taktrate um so mehr Befehle verarbeitet der Prozessor. Dabei erhöht sich automatisch die Geschwindigkeit.

Leistungsangabe - Galaxy S5

Prozessor: 4x2,5Ghz (Quadcore)
  • Durch die 4 Kerne können mehrere Aufgaben parallel ausgeführt werden.
  • Durch die 2,5Ghz wird die Rechenleistung angegeben.
    • Desto höher die Gigahertz des mehr Strom wird verbraucht.