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Was ist eine CPU?

[imgr=01-was-ist-eine-cpu-486-macro.png]01-was-ist-eine-cpu-486-macro-80.png?nocache=1319208044669[/imgr]So mancher hat sicherlich tausendfach den Begriff CPU gehört, und immer gerätselt, was es damit auf sich hat. Diese Artikel gibt die Antwort.

Einleitung

Die CPU ist praktisch das Herzstück des Computers. Ohne diesen, meist unter großen Kühlkörpern versteckten, an sich unscheinbaren Chip funktioniert im Computer praktisch gar nichts. Das Kürzel CPU steht für „Central Processing Unit“, übersetzt etwa „zentrale Verarbeitungseinheit“,  am meisten hat sich aber die Bezeichnung „Prozessor“ durchgesetzt.

Aufgabe

Der Chip ist dabei prinzipiell für die meisten Berechnungen im Computer zuständig. Dies funktioniert im Grunde genommen so, dass durch das Anlegen von Spannungen an bestimmte Kontakte, von denen moderne Prozessoren mehrere hundert haben, Strom durch komplizierte Mikroschaltkreise geleitet wird, wodurch wiederum eingebaute Rechenoperationen ausgelöst werden, welche als Ergebnis den Strom an anderen Kontakten wieder herausleiten. Etwas abstrakter betrachtet sind CPUs also dazu da, fest eingebaute Programme (sog. Befehlssätze) auszuführen.

Aufbau

(Zur Darstellung in Originalgröße Abbildungen anklicken)01-was-ist-eine-cpu-486-macro-470.png?nocache=1319208080529Macroaufnahme eines Intel 80486DX2, Quelle

Grundsätzlich besteht eine CPU aus hunderten von Millionen einzelner Transistoren (moderne Prozessoren überschreiten sogar schon die Anzahl von einer Milliarde Transistoren) auf kleinstem Raum. Dabei sind sie in verschiedene Bereiche untergliedert, zum Beispiel eine Einheit zur Berechnung von Fließkommazahlen („Floating Point Unit“, FPU), eine Arithmetikeinheit sowie Systeme zur Datenein- und Ausgabe und Speicherbereiche für bearbeitete Daten.

Oft sind bei modernen Prozessoren auch andere Geräte integriert, zum Beispiel eine GPU („Graphics Processing Unit“, also ein Chip zur Darstellung von Bildern, der sonst oft auf der Grafikkarte zu finden ist) oder Teile des Chipsatzes, der sonst auf der Hauptplatine für die Ansteuerung des Arbeitsspeichers und anderer Geräte zu finden ist.

Die Chiphersteller unterscheiden dabei verschiedene Architekturen, also prinzipielle Strukturen von CPUs. Weit verbreitet sind heutzutage etwa die x86- und x64-Architekturen in Desktop- und Notebook-Computern. In Smartphones und Tablets finden sich hingegen eher solche mit ARM-Architektur wieder.

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Smartphone mit ARM-CPU: Samsung Galaxy S2

Leistung

Die Leistung oder „Geschwindigkeit“ einer CPU spiegelt sich in großem Maße in seinem Takt wieder. Der Takt bzw. die Taktrate wird meist in Hertz (Hz) angegeben und bezeichnet die Anzahl der Instruktionen, die ein solcher Chip pro Sekunde verarbeiten kann. Durch Techniken wie Parallelisierung und Pipelining sind moderne Prozessoren in der Lage, fast vier Milliarden Instruktionen pro Sekunde  durchzuführen. Der Takt beträgt also 4 GHz (Gigahertz). Zudem sind seit einigen Jahren die Prozessorhersteller dazu übergegangen, mehrere Prozessorkerne auf einem Chip, dem sog. Die, unterzubringen, man spricht dabei von Multicore-CPUs. Das bietet den Vorteil, dass mehrere Programme gleichzeitig ausgeführt werden („echtes“ Multitasking). Also kann zum Beispiel ein Prozessor mit nur einem Kern bei 4 GHz in vielen Anwendungsfällen langsamer sein als etwa ein Prozessor mit 2x 1,8 GHz.

Jedoch lassen sich mit solchen Angaben die Prozessorfamilien nur untereinander vergleichen. So kann es durchaus sein, dass ein Spezialprozessor, wie zum Beispiel ein Grafikprozessor, für einen bestimmten Einsatzzweck bei viel geringerer Taktrate eine deutlich höhere Leistung bietet als ein Vielzweckprozessor, wie er als CPU verwendet wird. Als Beispiel lässt sich anführen, dass es mit einem modernen Grafikprozessor möglich ist, schwächere Verschlüsselungsalgorithmen aufgrund der massiven parallelen Datenverarbeitung um ein Vielfaches schneller zu knacken, als mit einem Prozessor mit x86-Architektur.

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Prozessor zur Grafikberechnung: AMD Radeon HD 6790 auf Grafikkarte

Hersteller

[imgr=04-was-ist-eine-cpu-intel-logo-80.png]04-was-ist-eine-cpu-intel-logo-80.png?nocache=1319208497603[/imgr]Moderne CPUs werden von vielen Firmen gefertigt. Die bekanntesten Hersteller für CPUs in Desktop- und Notebook-Computern dürften wohl Intel und AMD sein. Im Smartphone- und Tablet-Bereich hingegen sind Chips von Qualcomm und Texas Instruments weit verbreitet.

Zusammenfassung

Nach der Lektüre dieses Artikels kennen Sie nun die Grundlagen über CPUs, wie sie aufgebaut sind und was sie ggf. von anderen Prozessortypen unterscheidet. Sie können die Leistung einer CPU beurteilen und wissen, welche Prozessorarchitekturen in welchen Geräten zum Einsatz kommen.

Von |2018-07-25T14:05:09+00:00Oktober 21st, 2011|Kategorien: Mainboard/CPU/RAM|0 Kommentare

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