Der Hauptprozessor liegt auf dem Mainboard und ist die zentrale Verarbeitungseinheit (ZVE) und somit das Herzstück eines Computers. Außerdem ist die CPU in der Lage ein Programm durchzuführen.
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Der Hauptprozessor liegt auf dem Mainboard und ist die zentrale Verarbeitungseinheit (ZVE) und somit das Herzstück eines Computers. Außerdem ist die CPU in der Lage ein Programm durchzuführen.
Ein Prozessor ist ein System von Transistoren (im Prinzip elektrischen Schaltern), das das Rechnen im Binärsystem ermöglicht.
Der Prozessor kann jedoch mehr als nur mit Binärzahlen rechnen, hauptsächlich arbeitet der Hauptprozessor Befehle ab. Solche Befehle ergeben für den Benutzer meist erst im größeren Zusammenhang „Sinn“, da der Prozessor mit den einzelnen Befehlen nur kleine Teilaufgaben, wie etwa das Verschieben von Daten im Speicher abhängig von einer Bedingung (zum Beispiel, dass ein Speicher einen bestimmten Wert hat).
Außerdem muss die CPU auch unvorhergesehene Ereignisse bearbeiten. Diese werden mittels Interrupts („Unterbrechungen“) an den Prozessor gesandt, woraufhin er seine Arbeit unterbricht und das Ereignis bearbeitet, in dem die aktuellen Werte in den Stack (Stapel) geschrieben bzw. kopiert werden, dann zu einer gespeicherten Befehlsfolge gesprungen wird, die für die Abwicklung eines solchen Ereignisses bestimmt ist. Wenn diese Befehlssequenz abgearbeitet ist, kopiert der Prozessor die Daten wieder an die ursprünglichen Positionen und setzt seine vorherige Arbeit fort. Eine CPU besteht prinzipiell aus den Funktionsgruppen:
Die Adresseinheit ist dafür zuständig, Daten und Befehle aus dem Speicher zu lesen oder in diesen zu schreiben. Befehle werden vom Befehlsdecoder verarbeitet, der die anderen Einheiten entsprechend steuert. In den Registern werden Daten für die unmittelbare Verarbeitung gespeichert, gegenüber dem Speicher ist der Zugriff auf Daten in den internen Registern meist erheblich schneller.
In modernen CPUs finden sich sehr viel feiner unterteilte Funktionseinheiten sowie mehrfach ausgeführte Einheiten, die das gleichzeitige Abarbeiten mehrerer Befehle erlauben. Zusätzlich finden sich auch häufig spezialisierte Recheneinheiten z. B. für Vektorfunktionen.
Die beiden wesentlichen Grundarchitekturen für CPUs sind die Von-Neumann- und die Harvard-Architektur.
Bei der nach dem Mathematiker John von Neumann benannten Von-Neumann-Architektur gibt es keine Trennung zwischen dem Speicher für Daten und Programmcode. Dagegen sind bei der Harvard-Architektur Daten und Programm(e) in strikt voneinander getrennten Speicher- und Adressräumen abgelegt.
Beide Architekturen haben ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Aktuell basieren fast alle verwendeten CPUs auf der Von-Neumann-Architektur, es gibt jedoch Ausnahmen besonders im Bereich der Mikrocontroller, und es gibt Mischformen.
Hat der Prozessor nichts zu tun, verbringt er die Zeit in sogenannten Wait-Zyklen, die weniger Strom verbrauchen und den Prozessor weniger stark erhitzen lassen.
Die Hitze kommt vor allem deswegen zustande, weil Prozessoren auf geringe Abmessungen optimiert sind: