Eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), auch als Mikroprozessor bezeichnet, besteht aus mehreren wichtigen Komponenten, die zusammenarbeiten:
* arithmetische Logikeinheit (Alu): Führt arithmetische Operationen (Addition, Subtraktion, Multiplikation, Teilung) und logische Operationen (und, oder, nicht, XOR) auf Daten durch. Hier passieren die tatsächlichen Berechnungen.
* Steuereinheit (Cu): Ruft Anweisungen aus dem Speicher ab, dekodiert sie und leitet den Datenfluss und Anweisungen innerhalb der CPU. Es wirkt wie das "Gehirn" alle anderen Komponenten.
* Register: Kleine Hochgeschwindigkeitsspeicherplätze innerhalb der CPU. Sie halten Daten und Anweisungen, an denen Alu und Cu derzeit arbeiten. Der Zugriff auf Register ist viel schneller als der Zugriff auf den Hauptspeicher.
* Cache: Ein kleiner, sehr schneller Speicher, der häufig auf Daten und Anweisungen zugegriffen wird. Es fungiert als Puffer zwischen der CPU und dem Hauptspeicher (RAM) und beschleunigt den Zugriff auf häufig verwendete Informationen. Es gibt typischerweise mehrere Cache -Ebenen (L1, L2, L3) mit jeweils unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Größen.
* Uhr: Erzeugt Impulse, die die Operationen der CPU synchronisieren. Die Taktgeschwindigkeit (gemessen in GHz) bestimmt, wie viele Anweisungen die CPU pro Sekunde ausgeführt werden kann.
* BUS -Schnittstelle (BIU): Verwaltet die Kommunikation zwischen der CPU und anderen Komponenten des Computersystems, wie z. B. Speicher- und Eingangs-/Ausgabegeräte. Es behandelt die Übertragung von Daten und Anweisungen an und von der CPU.
Moderne CPUs enthalten auch zusätzliche Komponenten wie:
* Floating-Punkt-Einheit (FPU): Griffe Floating-Punkt-Arithmetik (Berechnungen mit Dezimalzahlen), die für Grafiken und wissenschaftliches Computer von entscheidender Bedeutung sind. Oft in die Alu integriert.
* Speicherverwaltungseinheit (MMU): Verwendet den Speicherschutz und den virtuellen Speicher, sodass mehrere Programme gleichzeitig ausgeführt werden können, ohne sich gegenseitig zu stören.
* Anweisung Vorabklingeinheit: Sagt voraus, welche Anweisungen als nächstes benötigt werden, und holt sie im Voraus aus dem Speicher und verbessert die Leistung.
* Zweigvorhersageinheit: Prognostiziert, welcher Codezweig als nächstes ausgeführt wird, was die Leistung in bedingten Aussagen verbessert.
Die genauen Komponenten und ihre Organisation können je nach CPU -Architektur (z. B. x86, Arm) und des Herstellers erheblich variieren. Die oben aufgeführten grundlegenden Komponenten sind jedoch fast allen CPUs gemeinsam.
