Wie funktioniert ein Prozessor?
Ein Computerprozessor wird gemeinhin als CPU oder zentrale Verarbeitungseinheit eines Computers bezeichnet. Der Prozessor ist die Hauptkomponente eines Computers, die dazu dient, Daten zu bewegen und zu verarbeiten. Die Geschwindigkeit, mit der die CPU Computerbefehle pro Sekunde verarbeiten kann, wird in Hertz angegeben und ist eines der wichtigsten Verkaufsargumente für einen Computer.
Wie funktioniert der Prozessor?
Der Computerprozessor ist die wichtigste koordinierende Komponente des Computers. Die CPU greift auf Programme, Daten oder andere Computerfunktionen aus dem RAM (Random Access Memory) zu, wenn sie vom Betriebssystem des Computers aufgerufen werden. Der Prozessor interpretiert dann die Computeranweisungen, die sich auf die bestellte Aufgabe beziehen, bevor er sie zur Ausführung über den Computersystembus in der richtigen Reihenfolge an den Arbeitsspeicher des Computers zurücksendet.
Computerprozessor-Logik
Das Herzstück des Computerprozessors ist die Fähigkeit, Maschinensprachcode zu verarbeiten. Es gibt drei grundlegende Maschinensprachbefehle, die die CPU ausführen kann:
– Verschieben von Daten von einem Ort im Speicher des Computers zu einem anderen
– Springen zu neuen Befehlssätzen auf der Grundlage logischer Operationen oder Entscheidungen
– Ausführen mathematischer Operationen mit Hilfe der Arithmetic Logic Unit (ALU)
Um diese Operationen auszuführen, verwendet der Prozessor einen Adressbus, mit dem er Adressen an den Computerspeicher sendet, sowie einen Datenbus, der zum Abrufen oder Senden von Informationen an den Computerspeicher dient. Außerdem verfügt er über eine separate Steuerleitung, die dem Speicher des Computers mitteilt, ob er einen bestimmten Speicherplatz abruft oder sendet/einstellt. Um alle vorgesehenen Operationen durchführen zu können, verfügt die CPU auch über einen Taktgeber, der die Grundlage für die Synchronisierung der Aktionen des Prozessors mit dem Rest des Computers bildet. Für den Zugriff auf häufig verwendete Computerbefehle oder Daten setzen Prozessoren auch verschiedene Caching-Schemata ein, um schneller auf die benötigten Daten zugreifen zu können als bei direktem Zugriff auf den Arbeitsspeicher.
Prozessorspeicher
Der Computerprozessor nutzt Festwertspeicher und Arbeitsspeicher (ROM bzw. RAM). Das ROM des Prozessors ist mit voreingestellten Informationen programmiert, die dauerhaft mit Kernfunktionen programmiert sind, um die Kommunikation des Prozessors mit dem Datenbus zu ermöglichen. ROM wird bei Windows-Computern gemeinhin als BIOS (Basic Input/Output System) bezeichnet und dient auch zum Abrufen des Bootsektors für den Computer.
Der Prozessor kann das RAM lesen und beschreiben, je nachdem, welche Aktion(en) der aktuelle Befehlssatz festgelegt hat, wenn der Prozessor sie durchführen muss. Der Arbeitsspeicher ist nicht für die dauerhafte Speicherung von Daten ausgelegt und wird beim Ausschalten des Computers oder bei einem Stromausfall gelöscht.
Die Rolle des 64-Bit-Prozessors
Obwohl 64-Bit-Computerprozessoren bereits seit Anfang der 90er Jahre eingesetzt werden, wurden sie erst in den letzten Jahren in großer Zahl auf Verbraucherebene eingesetzt. Alle großen Hersteller von Computerprozessoren stellen inzwischen 64-Bit-Prozessoren her, die für verschiedene Betriebssysteme verwendet werden können. Der Hauptvorteil eines 64-Bit-Computerprozessors gegenüber älteren Designs ist der erheblich erweiterte Adressraum, der dem Prozessor zur Verfügung steht. Die früheren 32-Bit-Prozessoren waren auf maximal zwei bis vier Gigabyte effektiven RAM-Zugriff beschränkt. 64-Gigabyte-Prozessoren bieten auch einen erweiterten Ein-/Ausgabezugriff auf Festplatten und die Videokarte des Computers, was zu einer weiteren Steigerung der Gesamtsystemleistung beiträgt.
Frühere Anwender von 64-Bit-Prozessoren sehen nicht unbedingt eine große Systemleistung, wenn sie keine anspruchsvollen Aufgaben wie Videobearbeitung oder vernetzte 3D-Videospiele ausführen. Dies wird sich weiter ändern, wenn mehr Anwendungen entwickelt werden, um die Vorteile von 64-Bit-Prozessoren und der größeren Speicherkapazität der neuen Computerprozessoren zu nutzen.