Was ist ein Prozessor (CPU)?

Der Prozessor ist das Gehirn des Computers. Er übernimmt die gesamte Datenverarbeitung und ist für das Funktionieren eines jeden Computers unerlässlich. Ohne ihn können Sie Ihren Computer nicht betreiben. Haben Sie sich jedoch schon einmal gefragt, was ein Prozessor ist?

Was ist ein CPU?

Der Prozessor, auch CPU (Central Processing Unit) genannt, hat die Aufgabe, alle von der Hardware oder der Software generierten Befehle zu verarbeiten. Er ähnelt einem hocheffizienten Taschenrechner. Ohne die richtige Schnittstelle ist er jedoch nicht in der Lage, irgendwelche Daten zu verarbeiten. Aus eben diesem Grund muss er in vollständiger Integration mit dem jeweiligen Betriebssystem arbeiten.

Die CPU ist ein auf der Hauptplatine angebrachter Chip. Auf dem Chip wird meist ein Kühlkörper angebracht. Die Aufgabe des Kühlkörpers ist es, die Wärme zu verteilen. Jede Hauptplatine besteht aus einem Sockel für die CPU. Der Stecker kann eine rechteckige oder quadratische Form aufweisen - abhängig von der CPUs. Das Pin-Layout der CPU kann von Modell zu Modell variieren. Sie müssen also die Kompatibilität der Hauptplatine und der CPU prüfen, bevor Sie sich für eine Variante entscheiden.

Zwei der bekanntesten Unternehmen, die CPUs herstellen, sind Intel und AMD. Beide Firmen haben eine Vielzahl von Modellen im Angebot.

Was ist die Funktion der CPU?

Die Hauptfunktion der CPU ist die Ausführung der Befehle. Die Hardware und die Software geben die Befehle an die CPU. Sie verbindet verschiedene Peripheriegeräte wie Maus, Tastatur, Drucker und Scanner mit dem Rest des Computers. Auch alle Funktionen oder Befehle, die die Software zur Ausführung benötigt, werden zur Bearbeitung an die CPU weitergeleitet.

Geschichte:

Die CPU oder der Prozessor ist ein integraler Bestandteil des Computers. Es gibt sie seit dem Erscheinen des Computers. Der erste Prozessor in der Branche war 4004. Er wurde in den frühen 1970er Jahren auf den Markt gebracht. Im Vergleich zu den heutigen kein Vergleich, aber er war ein Riesenschritt, der die Computerrevolution einleitete.

Komponenten der CPU

Die CPU umfasst zwei Komponenten:

ALU

ALU steht für die arithmetisch-logische Einheit. Es handelt sich dabei um einen Schaltkreis, der alle logischen und automatischen Operationen ausführt, die die CPU verarbeiten muss. Die ALU ist in den meisten modernen Prozessoren vorhanden, um jede Minute Millionen von Befehlen zu empfangen und auszuführen. Sie kann sowohl die logischen Operationen wie größer als, kleiner als, als auch die numerischen Operationen wie Multiplikation und Addition ausführen. Der Computer gibt alle Informationen in Form von booleschen Zeichenketten an die CPU weiter. Aus diesem Grund sind solche logischen und arithmetischen Operationen eine Notwendigkeit. Sie helfen bei der Ausführung verschiedener Anweisungen und Befehle, die die Software und Peripheriegeräte dem Prozessor übermitteln.

Steuereinheit

Die Aufgabe der Steuereinheit ist es, dafür zu sorgen, dass die dem Prozessor zugeführten Daten in korrekte Befehle umgewandelt werden. Die ALU folgt dann diesen Befehlen. Man kann sich also die Steuereinheit als Dolmetscher vorstellen.

Diese beiden Bereiche arbeiten in Verbindung mit dem Hauptspeicher. Das liegt daran, dass die Informationen vorübergehend oder dauerhaft im Hauptspeicher gespeichert werden. Daher müssen sie die Daten aus dem Speicher empfangen, und sobald sie die Ausgabe erfolgt ist, müssen sie die Daten bearbeiten und in den Speicher einlesen, bevor sie an die Peripheriegeräte gesendet werden. Aus diesem Grund arbeitet die CPU in Verbindung mit dem Hauptspeicher.

Dies sind die beiden Teile der CPU, die sie funktionsfähig halten und die gesamte Verarbeitung des Computers übernehmen.

Typ der CPU

Die früheren Versionen der CPU hatten Namen in Form von Zahlenreihen wie Intel 80486. Seit den 2000er Jahren begann Intel jedoch die Eigennamenskonvention zu verwenden. Der 80586 zum Beispiel wurde Intel Pentium-Prozessor genannt. Seitdem gibt es die unterschiedlichsten Prozessoren wie zum Beispiel Celeron, Pentium usw.

Die CPUs unterscheiden sich heutzutage nicht nur im Namen oder in der Leistung, sondern auch in ihrer Architektur. Heutzutage sind 32-Bit- und 64-Bit-CPUs erhältlich. Je nachdem, ob Sie sie für den regulären Heimgebrauch oder für den geschäftlichen Einsatz verwenden möchten, müssen Sie die Architektur entsprechend auswählen.

Prozessorgeschwindigkeit

Die Funktionalität des Prozessors ist von seiner Geschwindigkeit abhängig. Die Geschwindigkeit entscheidet darüber, wie viele Instruktionen und Befehle er verarbeiten kann. Die Prozessorgeschwindigkeit wird auch als Taktrate bezeichnet. Ihre Maßeinheit ist Gigahertz. Je höher die Taktrate, desto schneller ist der Prozessor in der Lage, alle Befehle zu verarbeiten und auszuführen. Ein Prozessor kann auch aus mehr als einem Kern bestehen, was die Geschwindigkeit der Befehlsverarbeitung deutlich erhöht. Auf die Einzelheiten dieser Kerne gehen wir weiter unten ein.

Im Allgemeinen gilt: Je höher die Taktrate, desto besser ist der Prozessor, bis er die gleiche Anzahl von Kernen hat. Ein 4-Kern-Prozessor mit 3,8 GHz ist schneller als ein 3,6 GHz-Prozessor mit vier Kernen, vorausgesetzt, die Anzahl der Kerne ist gleich. Die Prozessorgeschwindigkeit bezieht sich also auf die Taktrate.

Prozessorgeschwindigkeit erhöhen

Da die Prozessorgeschwindigkeit über die Leistungsfähigkeit der CPU entscheidet, stellt sich die Frage, ob sie erhöht werden kann. Wenn die CPU entsperrt ist, können Sie sie übertakten. Unter Übertaktung versteht man den Vorgang, die Frequenz der CPU über die Standardspezifikationen hinaus zu erhöhen. Dadurch wird jedoch auch die Wärmeproduktion der CPU zunehmen. Wenn Sie also nicht in der Lage sein sollten, die überschüssige Wärme abzuleiten, wird die CPU nicht problemlos arbeiten - oder schlimmer - die CPU könnte dabei beschädigt oder zerstört werden.

Wenn Sie andererseits einen gesperrten Prozessor kaufen, können Sie die Prozessorgeschwindigkeit nicht erhöhen. Wenn die Spezifikationen in einem solchen Fall besagen, dass die Prozessorgeschwindigkeit 3,6 GHz beträgt, müssen Sie mit dieser Geschwindigkeit arbeiten.

Viele Gamer setzen vor allem auf den nicht gesperrten Prozessor, damit sie ihn übertakten können. Die Übertaktung stellt sicher, dass sie die maximale Leistung aus ihren CPUs herausholen können, ohne auf einen neueren aufrüsten zu müssen. Allerdings hat die Übertaktung auch ihre Grenzen, und man kann die Taktgeschwindigkeit nicht verdoppeln. Man kann sie nur um einen Bruchteil erhöhen.

Was sind Kerne?

Heutzutage kann eine einzelne CPU mehrere Prozessoren enthalten. Diese Prozessoren werden als Kerne bezeichnet. Der Vorteil dieser zahlreichen Prozessoren innerhalb der CPU besteht darin, dass sie Anweisungen und Befehle gleichzeitig verarbeiten können. So kann es sein, dass der erste Befehlssatz durch den ersten Kern verarbeitet wird, während der nächste Befehlssatz gleichzeitig durch den zweiten Kern verarbeitet wird. Das bedeutet, dass eine parallele Verarbeitung möglich ist. Die Geschwindigkeit all dieser Kerne in derselben CPU ist gleich. Folglich können sie die Befehle mit der gleichen Geschwindigkeit verarbeiten.

Spiele werden mit hochleistungsfähiger Software, die das Spielerlebnis verbessern, immer fortschrittlicher. Ein einziger Kern in der CPU reicht für all diese Anforderungen meist nicht mehr aus. Aus diesem Grund bringen Unternehmen heutzutage CPUs mit mehreren Kernen auf den Markt, die eine beträchtliche Datenmenge verarbeiten können. Ein weiterer Vorteil dieser Kerne ist, dass sie Ihnen auch beim Multitasking helfen. So können Sie zum Beispiel im Vordergrund ein Computerspiel spielen und im Hintergrund ein Video-Rendering laufen lassen. Mit mehreren Kernen und hoher Taktrate können diese beiden Aufgaben gleichzeitig und störungsfrei ausgeführt werden.

Kurz gesagt beziehen sich die Kerne auf die Prozessoren, die sich innerhalb der CPU befinden. Je höher die Taktrate und die Anzahl der Kerne, desto höher ist die Verarbeitungsleistung der CPU. Wenn Sie eine Hochleistungs-CPU suchen, ist es immer besser, sich für die Prozessoren zu entscheiden, die mehr Kerne haben.

Wie schnell kann die CPU Daten übertragen?

Heutige CPUs können zwar schnell Daten übertragen, aber ein Flaschenhals entsteht durch die Verbindungen zwischen der CPU und der übrigen Peripherie. Diese Verbindungen können eine Bandbreite von 100 MHz haben. In diesem Fall kann die Zentraleinheit die Daten also recht schnell übertragen. Die Datenübertragungsrate der CPU hängt von den verwendeten Anschlüssen ab.