Ein Prozessor (Central Processing Unit/CPU) ist eine Maschine oder eine elektronische Schaltung, die gemäß übergebenen Befehlen andere Maschinen oder elektrische Schaltungen steuert und dabei einen Prozess oder Algorithmus vorantreibt (was meist Datenverarbeitung beinhaltet). Er ist das Herzstück eines jeden Computers und auf dem Mainboard montiert. Dieses System von Transistoren rechnet mit dem Binärsystem.
| Funktion | Funktionsweise |
| Der Prozessor ist vergleichbar
mit dem Gehirn eines Menschen.
Im Prozessor wird "gedacht" und die eigentliche Arbeit des Computers
geleistet. |
Der Prozessor arbeitet in
einem regelmässigen Rhythmus und bei jedem
"Takt" erledigt er einen kleinen Denkvorgang. Die
Befehlsbearbeitung
eines Prozessorkerns folgt prinzipiell dem Von-Neumann-Zyklus.
Daraus kann man schliessen, dass ein Prozessor umso schneller "denkt" je schneller sein Rhythmus ist. Zumindest kann man sich das ungefähr so vorstellen. In Echt ist es etwas komplizierter, die Rechengeschwindigkeit hängt nicht nur von der Taktfrequenz ab, aber das würde an dieser Stelle zu weit führen, genauer ins Detail zu gehen. Der Rhythmus des Prozessors wird "Taktfrequenz" genannt. Die Geschwindigkeit solcher Rhythmen werden in Hertz gemessen. Ein Hertz ist ein Takt pro Sekunde. Da durch die hohe Taktgeschwindigkeit eine große Wärmeentwicklung stattfindet, müssen die CPU ständig gekühlt werden, damit sie nicht überhitzen. Dies passiert in der Regel mit Lüftern oder einer Wasserkühlung ( bei Leistungsfähigeren Rechnern) |
Aufgabe:
| 1.Einbringen von
Daten und Befehlen in den
Mikroprozessor 2.Bearbeiten (verändern) der Daten 3.Ausgabe der Daten aus dem Mikroprozessor |
Aufbau:
Der Aufbau eines CPU lässt sich am Bestern mit einer Grafik beschreiben. Ein Prozessor(kern) besteht aus Register (schneller Zwischenspeicher), einem Rechenwerk (der Arethmetic Logic, Unit kurz ALU), einem Steuerwerk sowie den Datenleitungen (Busse), die die Kommunikation mit anderen Komponenten ermöglichen.
Mehrkernprozessoren:
In letzter Zeit sind die Prozessorhersteller dazu übergegangen, in einen Prozessor-Baustein mehrere Prozessoren unterzubringen. Die Taktfrequenzen lassen sich nämlich aus technischen und physikalischen Gründen nicht mehr so schnell steigern, wie Anwender und Hersteller sich das wünschen. Daher sind die Hersteller dazu übergegangen, mehrere Prozessoren zusammen zu schalten. Diese mehrere Prozessorkerne befinden sich im gleichen Prozessorgehäuse, sodass man den Prozessoren von aussen nicht ansieht, dass sie mehrere Kerne enthalten. Durch die Zusammenschaltung lässt sich die Leistungsfähigkeit der Prozessoren steigern, ohne dass man für diese Steigerung die Taktfrequenz erhöhen muss.
Prozessorarten:
Hersteller:
Wesentliche Hersteller sind Intel und AMD.
Intel-Prozessoren sind meistens etwas teurer, eignen sich aber besonders gut für die jeweils neuesten Windows-Betriebsysteme.
AMD-Prozessoren sind etwas billiger und eignen sich auch für Windows, sind aber auch bei Linux-Computern sehr beliebt.
Geschichte:
Kurzfassung
der Geschichte der Prozessoren:
- Vor 1940 bestanden Computer hauptsächlich aus Relais.
- Von 1940 bis 1950 wurden die Relais durch Röhren ersetzt, wodurch die Größe der derzeit eingesetzten Rechner drastisch reduziert und um den Faktor von ca. 1000 beschleunigt wurden.
- Ab 1960 wurden die Röhren durch Transistoren abgelöst. Mit der stetigen Miniaturisierung der Transistoren ließen sich immer mehr Transistoren auf einem IC unterbringen, womit das Fundament für die Entwicklung moderner Prozessoren gelegt wurde. Der heutige Mikroprozessor ist der weltweit am weitesten verbreitete Prozessortyp.
- 1971 wurde von Intel der erste Mikroprozessor vorgestellt. Der 4004 verfügte über 2300 Transistoren.
- 1995 wurde von Intel der "Pentium 133" Prozessor vorgestellt, der bereits über 5,5 Millionen Transistoren verfügte.
- Seit 1995 gelang es ICs mit immer mehr Transistoren herzustellen, was es ermöglichte immer komplexere Schaltungen zu integrieren.
- Seit 2008 erhalten die herkömmlichen Mikroprozessoren erhebliche Konkurrenz durch Grafikprozessoren, welche nun auch für Rechenprozesse eingesetzt werden. So können geeignete Rechenverfahren zu einem Bruchteil der bisherigen Laufzeit durchgeführt werden. Die Energieersparnis ist ebenfalls beträchtlich. Zurzeit sind beide Prozessortypen noch aufeinander angewiesen. Es zeichnet sich aber ab, dass es im Rahmen der weiteren Entwicklung zu einer Fusion komme
Die ausführliche geschichtliche Entwicklung von Prozessoren können Sie hier nachlesen.
Quellen: Google Bildersuche, Wikipedia, sysgen.de, elektronik-kompendium.de