Central Processing Unit (CPU)
Ist die elektronische Schaltung eines Computers dafür verantwortlich, die Anweisungen von Computerprogrammen zu interpretieren und grundlegende Operationen gemäß diesen Anweisungen auszuführen. Die Grundoperationen umfassen arithmetische, logische, steuernde und Eingabe/Ausgabe (E/A). Der Begriff Central Processing Unit (CPU) ist in der Computerindustrie seit den frühen 1960er Jahren weit verbreitet.
Die CPU besteht im Wesentlichen aus vier Funktionseinheiten:
Steuereinheit: ist verantwortlich für die Steuerung des Befehls- und Datenflusses innerhalb der CPU.
Arithmetic Logic Unit (ALU): führt alle arithmetischen und logischen Rechenoperationen der CPU durch.
Register: sind interne Speicherzellen, auf die sehr schnell zugegriffen werden kann. In diesen Komponenten werden Variablen (Daten, Adressen) oder die Zwischenergebnisse der arithmetischen/logischen Operation gespeichert.
Cache: ist ein kleinerer und schnellerer Speicher, der den Zugriff auf den Hauptspeicher minimiert und folglich die CPU-Leistung verbessert.
Diese Einheiten werden durch die Taktrate synchronisiert und durch drei Arten von Bussen verbunden:
Datenbus: zuständig für die Übermittlung von Daten.
Adressbus: übermittelt die Speicheradressen zum Lesen oder Schreiben.
Steuerbus: Ermöglicht die Verwaltung anderer Komponenten und E/A-Geräte.
Die CPU-Architektur ist auch durch den Satz von Anweisungen gekennzeichnet, die sie ausführen kann. Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von Befehlssatzarchitekturen:
CISC (Complex Instruction Set Computer): ein umfangreicher Satz komplexer Befehle, die mehrere Low-Level-Operationen wie arithmetische Operationen, Speicherzugriffe oder Adressberechnungen in mehreren Taktzyklen ausführen können.
RISC (Computer mit reduziertem Befehlssatz): ein reduzierter Befehlssatz, der eine einzelne Low-Level-Operation in einem Taktzyklus ausführt.
