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Was ist eine CPU-Prozessor?
Eine Zentraleinheit (CPU), auch Zentralprozessor oder Hauptprozessor genannt, ist die elektronische Schaltung in einem Computer, die Anweisungen ausführt, aus denen ein Computerprogramm besteht. Die CPU führt grundlegende arithmetische, logische, Steuerungs- und Eingabe / Ausgabe-Operationen (E / A-Operationen) aus, die in den Anweisungen angegeben sind. Die Computerindustrie verwendet den Begriff "Zentraleinheit" mindestens seit den frühen 1960er Jahren. Traditionell bezieht sich der Begriff "CPU" auf einen Prozessor, insbesondere auf seine Verarbeitungseinheit und Steuereinheit (CU), die diese Kernelemente eines Computers von externen Komponenten wie dem Hauptspeicher und der E / A-Schaltung unterscheiden. Ein Prozessor (CPU) ist die Logikschaltung, die auf die grundlegenden Anweisungen reagiert und diese verarbeitet, die einen Computer antreiben. Die CPU wird als der wichtigste und wichtigste IC-Chip (Integrated Circuitry) in einem Computer angesehen, da sie für die Interpretation der meisten Computerbefehle verantwortlich ist. CPUs führen die meisten grundlegenden Arithmetik-, Logik- und E / A-Operationen aus und weisen Befehle für andere Chips und Komponenten zu, die in einem Computer ausgeführt werden.
Der Begriff Prozessor wird austauschbar mit dem Begriff Zentraleinheit (CPU) verwendet. Streng genommen ist die CPU jedoch nicht der einzige Prozessor in einem Computer. Die GPU (Grafikverarbeitungseinheit) ist das bemerkenswerteste Beispiel, aber die Festplatte und andere Geräte in einem Computer führen auch einige Verarbeitungsvorgänge unabhängig voneinander aus. Trotzdem wird unter dem Begriff Prozessor im Allgemeinen die CPU verstanden.
Prozessoren sind in PCs, Smartphones, Tablets und anderen Computern zu finden. Die beiden Hauptkonkurrenten auf dem Prozessormarkt sind Intel und AMD.
Die Grundelemente eines Prozessors
Die Grundelemente eines Prozessors umfassen:
• Die arithmetische Logikeinheit (ALU), die arithmetische und logische Operationen für die Operanden in Befehlen ausführt.
• Die Fließkommaeinheit (FPU), auch bekannt als mathematischer oder numerischer Coprozessor, ein spezialisierter Coprozessor, der Zahlen schneller verarbeitet als die grundlegenden Mikroprozessor-Schaltungen.
• Register, die Anweisungen und andere Daten enthalten. Register liefern Operanden an die ALU und speichern die Ergebnisse von Operationen.
• L1- und L2-Cache-Speicher. Ihre Aufnahme in die CPU spart Zeit im Vergleich zum Abrufen von Daten aus dem Arbeitsspeicher (RAM).
CPU-Operationen
Die vier Hauptfunktionen eines Prozessors werden abgerufen, dekodiert, ausgeführt und zurückgeschrieben.
• Fetch - ist die Operation, die Anweisungen aus dem Programmspeicher von einem System-RAM empfängt.
• Dekodieren: Hier wird der Befehl konvertiert, um zu verstehen, welche anderen Teile der CPU zum Fortsetzen des Vorgangs benötigt werden. Dies wird vom Befehlsdecoder ausgeführt
• Ausführen - Hier wird die Operation ausgeführt. Jeder Teil der CPU, der benötigt wird, wird aktiviert, um die Anweisungen auszuführen.
Komponenten und Funktionsweise von CPUs
Die Hauptkomponenten einer CPU sind die ALU, die Register und die Steuereinheit. Die Grundfunktionen der ALU und des Registers sind in den obigen "Grundelementen eines Prozessorabschnitts" bezeichnet. Die Steuereinheit ist das, was das Abrufen und Ausführen von Befehlen ausführt.
Der Prozessor in einem Personal Computer oder eingebettet in kleine Geräte wird häufig als Mikroprozessor bezeichnet. Dieser Begriff bedeutet, dass die Elemente des Prozessors in einem einzelnen IC-Chip enthalten sind. Einige Computer arbeiten mit einem Multi-Core-Prozessor - einem Chip, der mehr als eine CPU enthält. Eine CPU ist in der Regel ein kleines Gerät, dessen Stifte in einem Motherboard nach unten weisen. CPUs können auch mit einem Kühlkörper und einem Lüfter an ein Motherboard angeschlossen werden, um Wärme abzuleiten.
Arten von CPUs
Die meisten Prozessoren sind heutzutage Multi-Core-Prozessoren, was bedeutet, dass der IC zwei oder mehr Prozessoren enthält, um die Leistung zu verbessern, den Stromverbrauch zu senken und die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer Aufgaben effizienter zu gestalten (siehe: Parallelverarbeitung). Multi-Core-Setups ähneln der Installation mehrerer separater Prozessoren auf demselben Computer, aber da die Prozessoren tatsächlich an denselben Sockel angeschlossen sind, ist die Verbindung zwischen ihnen schneller.
Die meisten Computer können bis zu zwei oder vier Kerne haben. Diese Anzahl kann sich jedoch beispielsweise auf bis zu 12 Kerne erhöhen. Wenn eine CPU nur einen Befehlssatz gleichzeitig verarbeiten kann, wird sie als Single-Core-Prozessor betrachtet. Wenn eine CPU zwei Befehlssätze gleichzeitig verarbeiten kann, spricht man von einem Dual-Core-Prozessor. Vier Sätze würden als Quad-Core-Prozessor betrachtet. Je mehr Kerne vorhanden sind, desto mehr Anweisungen kann ein Computer gleichzeitig verarbeiten.
Einige Prozessoren verwenden Multithreading, bei dem virtualisierte Prozessorkerne verwendet werden. Virtualisierte Prozessorkerne werden als vCPUs bezeichnet. Diese sind nicht so leistungsfähig wie physische Kerne, können jedoch zur Verbesserung der Leistung in virtuellen Maschinen (VMs) verwendet werden. Das Hinzufügen unnötiger vCPUs kann jedoch die Konsolidierungsraten beeinträchtigen. Pro physischem Kern sollten daher etwa vier bis sechs vCPUs vorhanden sein.