Die Central Processing Unit (CPU), oft einfach Prozessor genannt, ist das Gehirn eines jeden Computersystems. Sie führt die grundlegenden Operationen aus, die den Computer funktionsfähig machen, führt das Betriebssystem und Anwendungen aus, verarbeitet Daten und steuert die anderen Hardwarekomponenten des Systems. In dieser Lektion untersuchen wir die Rolle der CPU, wie sie funktioniert und welche Bedeutung sie in Computersystemen hat.
Die CPU ist eine wichtige Komponente sowohl herkömmlicher Computer als auch moderner intelligenter Geräte. Sie führt Anweisungen von Programmen aus und führt grundlegende Rechen-, Logik-, Steuerungs- und Eingabe-/Ausgabeoperationen (E/A) aus, die in den Anweisungen angegeben sind. Im Wesentlichen verarbeitet sie Daten und wandelt Anweisungen in Aktionen um. CPUs sind in verschiedenen Geräten zu finden, von Desktops und Laptops bis hin zu Smartphones und Tablets.
Der Betrieb einer CPU kann in drei Hauptphasen unterteilt werden: Abrufen, Dekodieren und Ausführen.
Dieser Prozess ist zyklisch und die Geschwindigkeit, mit der eine CPU diese Operationen ausführen kann, wird in Hertz (Hz) gemessen. Dies gibt die Anzahl der Zyklen an, die sie pro Sekunde ausführen kann. Moderne CPUs können Milliarden von Zyklen pro Sekunde ausführen, eine Geschwindigkeit, die in Gigahertz (GHz) gemessen wird.
Die Architektur der CPU beschreibt ihr Design und ihre Funktionen, die je nach Modell und Hersteller stark variieren können. Die meisten CPUs haben jedoch einige gemeinsame Komponenten:
Moderne CPUs verfügen möglicherweise über mehrere Kerne – im Wesentlichen mehrere CPUs in einer –, sodass sie mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen können. Dies führt zu einer deutlichen Leistungssteigerung bei Programmen, die auf die Nutzung der Mehrkernverarbeitung ausgelegt sind.
Die Rolle der CPU geht über die bloße Ausführung von Programmbefehlen hinaus; sie umfasst auch die Koordination der Aktivitäten aller anderen Hardwarekomponenten. Sie verwaltet den Datenfluss zwischen dem Arbeitsspeicher des Computers, den Speichergeräten und den Peripheriegeräten (wie Tastaturen und Bildschirmen) und sorgt dafür, dass das System reibungslos und effizient läuft.
Die CPU-Leistung wird von mehreren Faktoren beeinflusst:
Die CPU-Leistung hängt jedoch auch davon ab, wie gut Softwareanwendungen ihre Funktionen nutzen. Für Multicore-Verarbeitung optimierte Software beispielsweise läuft auf CPUs mit mehr Kernen besser.
CPUs sind für die Funktion vieler Geräte, die wir täglich verwenden, von entscheidender Bedeutung:
Die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) ist eine wichtige Komponente jedes Computersystems. Sie ist für die Ausführung von Programmbefehlen und die Verwaltung der Vorgänge anderer Hardwarekomponenten verantwortlich. Ihre Leistung ist entscheidend für die Gesamtgeschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit eines Computers und wird von Faktoren wie Taktfrequenz, Anzahl der Kerne und Cachegröße beeinflusst. Wenn Benutzer verstehen, wie eine CPU funktioniert und welche Rolle sie bei der Datenverarbeitung spielt, können sie fundierte Entscheidungen beim Kauf oder Upgrade ihrer Hardware treffen.
