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Description

CPU CPU = Central Processing Unit = Zentrale Verarbeitungseinheit Der Prozessor, ist die oberste Steuerung für den PC. Die CPU führt Berechnungen aus und steuert alle Komponenten des PCs. Ein Prozessor steuert andere Maschinen oder elektrische Schaltungen und treibt einen Algorithmus (Prozess) voran. Dies geschieht ausschließlich durch übergebene Befehle und beinhaltet meist auch die Datenverarbeitung. Am verbreitetsten sind die Hauptprozessoren in Computer oder computerähnlichen Geräten. Hauptbestandteile eines Prozessors: • • • • • • • •

Rechenwerk (insbesondere die arithmetisch-logische Einheit ALU) Steuerwerk Speichermanager: verwaltet Arbeitsspeicher Arbeitsspeicher Die Steuereinheit (Control Unit, CU): entschlüsselt die Befehle, Der Speichermanager (Memory Management Unit, MMU): verwaltet den Arbeitsspeicher, Der mathematische Coprozessor: führt Gleitkommaberechnungen aus Der CPU-Cache speichert häufig benötigte Daten.

Zu den zentralen Aufgaben eines Prozessors gehören: • •

Die Abarbeitung des Maschinenprogramms Arithmetische und logische Operationen zur Verarbeitung von Daten aus internen oder externen Quellen (z.B dem Arbeitsspeicher)

Von-Neumann Von-Neumann-Architektur: Referenzmodell für Computer Schaltungskonzept zur Realisierung universeller Rechner Grundlage für Arbeitsweise der meisten Computer heutzutage Ihre systematische Aufteilung in die entsprechenden Funktionsgruppen ermöglicht die Nutzung spezialisiert binäre Schaltwerke und damit eine effizientere Strukturierung der Operationen.

Komponenten •

Rechenwerk / ALU (Arithmetic Logic Unit): Führt Rechenoperationen und logische Verknüpfungen durch.

•

Steuerwerk / Control Unit: Interpretiert die Anweisungen eines Programms und verschaltet dementsprechend Datenquelle-, senke und notwendige ALU-Komponenten. Das Steuerwerk regelt auch die Befehlabfolge.

•

Bus-System: Dient zur Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten (Steuer-, Adress- und Datenbus).

•

Speicherwerk /Arbeitsspeicher / Memory: Speichert sowohl Programme als auch Daten, welche für das Rechenwerk zugänglich sind.

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Ein- und Ausgabewerk / I/O Unit: Steuert die Ein- und Ausgabe von Daten zum Anwender (Tastatur, Bildschirm) oder zu anderen Systemen (Schnittstellen).

Programmablauf •

•

Prinzipien des gespeicherten Programms: o Befehle werden geladen und Steuersignale an andere Funktionseinheiten gesendet o Befehle sind in einem RAM-Speicher mit linearem (1-dimensionalen) Adressraum abgelegt. o Ein Befehls-Adressregister, genannt Befehlszähler oder Programmzähler, zeigt auf den nächsten auszuführenden Befehl. o Befehle können wie Daten geändert werden. Prinzipien der sequentiellen Programm-Ausführung o Befehle werden aus einer Zelle des Speichers gelesen und dann ausgeführt. o Normalerweise wird dann der Inhalt des Befehlszählers um Eins erhöht. o Es gibt einen oder mehrere Sprung-Befehle, die den Inhalt des Befehlszählers um einen anderen Wert als +1 verändern. o Es gibt einen oder mehrere Verzweigungs-Befehle, die in Abhängigkeit vom Wert eines Entscheidungs-Bit den Befehlszähler um Eins erhöhen oder einen SprungBefehl ausführen.

Dezimalzahl 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Hexadezimalzahl 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E...