Home / Hardware / Grundlagen / Prozessor

Prozessor

prozessorDer Prozessor (auch CPU = Central Processing Unit) ist die zentrale Recheneinheit in einem Computer.

Er besteht aus Millionen von Transistoren, die mit den Zuständen 1 und 0 (Strom an – Strom aus) arbeiten. Im Verbund sind so komplexe Rechenaufgaben möglich.

Er wird auf dem CPU-Sockel des Mainboards montiert und wird durch einen Kühler in Verbindung mit einem Lüfter oder einer Wasserkühlung gekühlt. Auch passive bzw. semi-passive Kühler können bei entsprechender Dimensionierung eingesetzt werden.

Ein Prozessor enthält folgende Bestandteile:

– Das Rechenwerk (auch ALU = Arithmetic-Logical Unit)
– Das Steuerwerk (Control Unit)
– Die Register
– Bussystem
– Cache

Das Rechenwerk ist für mathematische Berechnungen und logische Verknüpfungen zuständig.

Das Steuerwerk steuert und kontrolliert die Abarbeitung und die zeitlichen Abläufe von Befehlen im Rechenwerk.

Die Register stellen einzelne Speicherbereiche im Kern des Prozessors dar. In diesen Speicherbereichen werden die zu berechnenden Werte und Ergebnisse des Rechenwerks abgelegt und zur Weiterverarbeitung bereit gehalten.

Die einzelnen Busse sind Datenbus, Adressbus und Steuerbus. Über den Datenbus werden Daten mit dem Arbeitsspeicher und Peripheriegeräten ausgetauscht.

Der Adressbus überträgt Speicheradressen, um mitzuteilen, in welchem Speicherbereich gelesen oder geschrieben werden soll.

Der Steuerbus kümmert sich um die Datenverarbeitung zwischen Prozessor und Peripheriegeräten. So teilt er den Geräten mit, ob Daten aus dem RAM gelesen oder in den RAM geschrieben werden sollen. Er ist auch für die Eingabe von Daten aus der Peripherie sowie die Ausgabe an die Peripherie zuständig. Außerdem kann er Interrupt-Signale (Unterbrechungssignale) von Ein- und Ausgabegeräten übertragen, die dem Prozessor signalisieren, dass während der Ausführung eines Programms eine andere Anweisung durchgeführt werden soll.

Der Cache ist ein Zwischenspeicher für Daten, die häufig benötigt werden. Er ist im Prozessor integriert und sorgt für eine besonders schnelle Bearbeitung der Befehle. Er arbeitet schneller als der RAM und ist mittlerweile in bis zu drei Stufen unterteilt (L1, L2, L3).

Der Level-1-Cache ist direkt im Kern des Prozessors integriert und ist der kleinste (max. 64 KB) und schnellste Cache des Prozessors. Er wird mit demselben Takt betrieben wie der Prozessor selbst.

Der Level-2-Cache ist größer, aber dafür in der Regel langsamer als der L1-Cache. Er befindet sich ebenfalls im Prozessor, aber ist nicht direkt im Kern integriert.

Der Level-3-Cache wurde mit den Mehrkern-Prozessoren eingeführt. Er ist an alle Prozessorkerne angebunden und sorgt so für einen schnellen Datenaustausch zwischen den Kernen, da die Daten nicht erst in den RAM geschrieben und aus ihm gelesen werden müssen. So können Prozesse, die auf mehrere Kerne verteilt sind, schneller ausgeführt werden.

Die Leistung

Die Leistung eines Prozessors hängt von seiner Architektur, der Taktrate, der Anzahl der Kerne und der Größe des Caches ab, wobei die restliche Hardware im System nicht zu vernachlässigen ist. So muss ein kompatibles Mainboard und auch entsprechend schneller RAM verbaut werden, um die Leistung des Prozessors ausnutzen zu können.

Prozessor-Kauf

Beim Kauf des Prozessors sollte immer auf die Verwendung des Computers geachtet werden. Nur so kann man entscheiden, welche Leistung gebraucht wird und ob noch eine Reserve eingeplant werden muss. Außerdem ist ein Mehrkern-Prozessor nicht in jedem Fall schneller als ein Einzelkern-Prozessor bei gleicher Taktrate, wenn die Programme die Ausführung auf mehreren Kernen nicht unterstützen bzw. die restliche Hardware im System nicht ausreichend dimensioniert ist.

Zudem wird die Taktrate des Prozessors gerne mit der Anzahl der Kerne multipliziert (z.B. 4 x 3,4 GHz = 13,6 GHz), was jedoch keinesfalls der realen Taktrate des Prozessors entspricht und auch keine Leistungsangabe darstellt. Auf Verkaufsplattformen sind immer wieder Anbieter zu finden, die (bewusst oder unbewusst) mit solchen falschen Angaben werben.

Tipps zum Prozessor-Kauf findest du im Prozessor-Ratgeber. Wie du einen Prozessor einbaust erfährst du unter Prozessor einbauen.