Die CPU (Central Processing Unit) ist das Gehirn eines Computers, der für die Ausführung von Anweisungen und Verarbeitung von Daten verantwortlich ist. Es besteht aus mehreren Unterkomponenten, die zusammenarbeiten, um diese Aufgaben auszuführen:
1. Arithmetische Logikeinheit (ALU):
- führt arithmetische Operationen (Zugabe, Subtraktion, Multiplikation, Teilung) und logische Operationen (und, oder, Xor, nicht) durch.
- Verantwortlich für alle Berechnungen, die die CPU durchführt.
2. Steuereinheit (CU):
- Verantwortlich für das Abrufen von Anweisungen aus dem Speicher, zum Dekodieren und zur Steuerung des Datenflusss zwischen der CPU und anderen Komponenten.
- wirkt wie der "Verkehrspolizei" der CPU und koordiniert alle Aktivitäten.
3. Register:
- Kleine Hochgeschwindigkeitsspeicherorte innerhalb der CPU, die verarbeitet werden.
- Es gibt verschiedene Arten von Registern, die jeweils einen bestimmten Zweck erfüllen:
- Allgemeine Register: Temporäre Daten speichern.
- Spezialregister: Systeminformationen halten (z. B. Programmzähler, Anweisungsregister).
4. Cache:
- Ein kleiner, sehr schneller Speicher, der als temporärer Puffer zwischen der CPU und dem Hauptspeicher (RAM) fungiert.
- Speichert häufig auf Daten und Anweisungen zugegriffen, sodass die CPU viel schneller auf sie zugreifen kann als aus dem Hauptspeicher.
- Es gibt unterschiedliche Cache -Ebenen (L1, L2, L3), wobei L1 der schnellste und kleinste und L3 der langsamste und größte ist.
5. Uhr:
- Erzeugt einen regulären Impuls, der alle Vorgänge innerhalb der CPU synchronisiert.
- Die Taktgeschwindigkeit (gemessen in Hertz) bestimmt, wie schnell die CPU Anweisungen verarbeiten kann.
6. Busschnittstelle:
- Verbindet die CPU mit anderen Komponenten wie Speicher- und Eingangs-/Ausgabegeräten.
- Ermöglicht die Übertragung von Daten zwischen der CPU und diesen Komponenten.
7. Interne Interconnect:
- Ein Netzwerk von Pfaden, die die verschiedenen Komponenten innerhalb der CPU verbinden.
- Ermöglicht die schnelle und effiziente Daten zwischen den verschiedenen Einheiten.
8. Anweisungsdecoder:
- liest Anweisungen aus dem Speicher und übersetzt sie in ein Format, das die CPU verstehen kann.
9. Pipelining:
- Eine Technik, mit der die CPU die Verarbeitung der nächsten Anweisung vor dem vorherigen Abschluss des vorherigen Anweises beginnt.
- Dies kann die Gesamtleistung der CPU erheblich verbessern.
10. Zweigvorhersage:
- Eine Technik, die versucht, den nächsten Anweisungen zu antizipieren, der ausgeführt wird.
- Dadurch kann die CPU die Anweisung im Voraus abholen, Zeit sparen und die Leistung verbessern.
11. Datenabrufeinheit:
- Verantwortlich für das Abrufen von Daten aus dem Speicher und für die Lieferung der CPU zur Verarbeitung.
Diese Komponenten arbeiten komplex, aber hocheffizient zusammen, sodass die CPU ihre wichtige Rolle bei der Ausführung von Anweisungen und Verarbeitung von Daten ausführen kann.
