Zentraleinheit (CPU – Central Processing Unit)
Die Zentraleinheit, besser bekannt als CPU, ist das Herzstück eines Computersystems. Sie interpretiert und verarbeitet die Anweisungen von Programmen und steuert sämtliche Abläufe innerhalb des Systems.
Die CPU übernimmt dabei grundlegende Aufgaben wie arithmetische Berechnungen, logische Vergleiche, Datenverarbeitung und Steuerung von Ein-/Ausgabeprozessen (I/O).
Hauptbestandteile der CPU
- Steuereinheit (Control Unit): Koordiniert den Datenfluss zwischen den CPU-Komponenten und steuert die Ausführung von Befehlen.
- Arithmetisch-logische Einheit (ALU): Führt arithmetische Operationen (z. B. Additionen) und logische Vergleiche (z. B. AND, OR) durch.
- Register: Extrem schnelle Speicherzellen innerhalb der CPU zur kurzfristigen Ablage von Daten, Adressen oder Zwischenergebnissen.
- Cache: Kleiner, besonders schneller Speicher, der häufig benötigte Daten bereithält, um den Zugriff auf den langsameren Hauptspeicher zu minimieren.
Verbindungskomponenten (Bus-Systeme)
Diese Funktionseinheiten sind über Busse verbunden, die für den Datenaustausch zuständig sind:
- Datenbus: Überträgt Daten zwischen CPU, Speicher und Peripherie
- Adressbus: Sendet Speicheradressen zur Lese-/Schreiboperation
- Steuerbus: Koordiniert Steuerbefehle für Systemkomponenten
Befehlssatzarchitekturen
Die Leistungsfähigkeit einer CPU hängt stark von ihrer Befehlssatzarchitektur (ISA) ab – also den Maschinenbefehlen, die sie versteht. Zwei Haupttypen sind:
CISC (Complex Instruction Set Computer)
Nutzt umfangreiche, komplexe Befehle, die mehrere Arbeitsschritte in einem einzigen Befehl zusammenfassen. Beispiel: x86-Architektur.
RISC (Reduced Instruction Set Computer)
Setzt auf einfache, kurze Befehle, die effizient und oft in nur einem Taktzyklus ausgeführt werden. Beispiel: ARM-Prozessoren (z. B. in Smartphones).
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