Was ist ein Prozessor, eine Zentraleinheit, eine CPU?

Heutzutage spielen Prozessoren nur noch in der Werbung eine besondere Rolle, sie versuchen ihr Bestes, um zu überzeugen, dass der Prozessor in einem Computer die entscheidende Komponente ist, insbesondere einen Hersteller wie Intel. Es stellt sich die Frage: Was ist ein moderner Prozessor, und was ist ein Prozessor?

Lange, genauer gesagt bis in die 90er Jahre war es der Prozessor, der die Leistung eines Computers bestimmte. Der Prozessor hat alles bestimmt, aber heute ist das nicht mehr ganz richtig.

Nicht alles wird von der CPU bestimmt, und Prozessoren von Intel werden AMD nicht immer vorgezogen. In letzter Zeit hat die Rolle anderer Computerkomponenten merklich zugenommen, und zu Hause werden Prozessoren selten zum Engpass, aber genau wie andere Computerkomponenten müssen sie zusätzlich berücksichtigt werden, da kein Computer ohne sie existieren kann. Die Prozessoren selbst sind seit langem aus dem Los mehrerer Computertypen verschwunden, da die Vielfalt der Computer größer geworden ist.

Prozessor (Zentraleinheit)- Dies ist ein sehr komplexer Chip, der Maschinencode verarbeitet, der für die Ausführung verschiedener Operationen und die Steuerung von Computerperipheriegeräten verantwortlich ist.

Für eine kurze Bezeichnung der Zentraleinheit wird die Abkürzung verwendet - CPU, und es ist auch sehr gebräuchlich CPU - Central Processing Unit, was als Zentraleinheit übersetzt wird.

Verwendung von Mikroprozessoren

Ein solches Gerät als Prozessor ist in fast jedes elektronische Gerät integriert, was man über Geräte wie einen Fernseher und einen Videoplayer sagen kann, sogar in Spielzeug, und Smartphones selbst sind bereits Computer, obwohl sie sich im Design unterscheiden.

Mehrere CPU-Kerne können völlig unterschiedliche Aufgaben unabhängig voneinander erledigen. Führt der Computer nur eine Aufgabe aus, so beschleunigt sich deren Ausführung durch die Parallelisierung typischer Operationen. Die Leistung kann eine ziemlich klare Linie annehmen.

Interner Frequenzmultiplikatorfaktor

Signale können innerhalb des Prozessorchips mit hoher Frequenz zirkulieren, obwohl Prozessoren die externen Komponenten des Computers noch nicht mit der gleichen Frequenz verarbeiten können. In dieser Hinsicht ist die Frequenz, mit der das Motherboard allein arbeitet, und die Frequenz des Prozessors unterschiedlich ist, höher.

Die Frequenz, die der Prozessor von der Hauptplatine empfängt, kann als Referenzfrequenz bezeichnet werden, die sie wiederum mit dem internen Koeffizienten multipliziert, was zu einer internen Frequenz führt, die als interner Multiplikator bezeichnet wird.

Die Möglichkeiten des internen Frequenzmultiplikatorfaktors werden sehr oft von Overlockern genutzt, um das Übertaktungspotential des Prozessors freizusetzen.

Prozessor-Cache

Der Prozessor empfängt Daten für die nachfolgende Arbeit aus dem Arbeitsspeicher, aber innerhalb der Prozessor-Mikroschaltungen werden die Signale mit einer sehr hohen Frequenz verarbeitet, und der Zugriff auf die RAM-Module selbst erfolgt mit einer um ein Vielfaches niedrigeren Frequenz.

Ein hoher Koeffizient des internen Frequenzmultiplikators wird wirksamer, wenn alle Informationen darin enthalten sind, im Vergleich beispielsweise zum Beispiel im RAM, also von außen.

Es gibt nur wenige Datenverarbeitungszellen im Prozessor, Register genannt, in denen normalerweise fast nichts gespeichert wird, und die Caching-Technologie wurde integriert, um sowohl den Prozessor als auch das Computersystem damit zu beschleunigen.

Ein Cache kann als kleiner Satz von Speicherzellen bezeichnet werden, die wiederum als Puffer fungieren. Wenn ein Lesevorgang aus dem gemeinsam genutzten Speicher stattfindet, erscheint eine Kopie im Cache der CPU. Dies ist notwendig, um bei Bedarf auf die gleichen Daten sofort, also im Puffer, zugreifen zu können, was die Performance erhöht.

Der Cache-Speicher in aktuellen Prozessoren hat eine Pyramidenform:

1. Cache-Speicher der Stufe 1 - das kleinste Volumen, aber gleichzeitig das schnellste in der Geschwindigkeit, ist Teil des Prozessorchips. Hergestellt mit den gleichen Technologien wie die Prozessorregister, sehr teuer, aber es lohnt sich wegen seiner Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit. Obwohl es in Hunderten von Kilobyte gemessen wird, was sehr klein ist, spielt es eine große Rolle bei der Leistung.
2. Der Cache-Speicher der 2. Ebene befindet sich ebenso wie die 1. Ebene auf dem Prozessorchip und arbeitet mit der Frequenz seines Kerns. In modernen Prozessoren wird es von Hunderten von Kilobyte bis zu mehreren Megabyte gemessen.
3. Level-3-Cache-Speicher ist langsamer als die vorherigen Ebenen dieses Speichertyps, aber er ist schneller als RAM, was wichtig ist, und wird in mehreren zehn Megabyte gemessen.

Die L1- und L2-Cachegrößen wirken sich sowohl auf die Leistung als auch auf die Prozessorkosten aus. Die dritte Ebene des Cache-Speichers ist eine Art Bonus für den Betrieb eines Computers, aber keiner der Mikroprozessorhersteller hat es eilig, ihn zu vernachlässigen. Level-4-Cache existiert und rechtfertigt sich nur in Multiprozessorsystemen, weshalb er auf einem normalen Computer nicht zu finden ist.

Prozessoreinbausockel (Socket)

Da moderne Technologien nicht so weit fortgeschritten sind, dass der Prozessor Informationen aus der Ferne empfangen kann, darf er nicht variabel an das Motherboard angeschlossen, darin installiert und mit ihm interagieren. Diese Halterung wird als Sockel bezeichnet und ist nur für einen bestimmten Typ oder eine bestimmte Familie von Prozessoren geeignet, die auch für verschiedene Hersteller unterschiedlich sind.

Was ist ein Prozessor: Architektur und Workflow

Die Architektur des Prozessors ist seine innere Struktur, die unterschiedliche Anordnung der Elemente bestimmt auch seine Eigenschaften. Die Architektur selbst ist einer ganzen Familie von Prozessoren eigen, und die vorgenommenen Änderungen, die auf die Verbesserung oder Behebung von Fehlern abzielen, werden als Stepping bezeichnet.

Der Herstellungsprozess bestimmt die Größe der Komponenten des Prozessors selbst und wird in Nanometern (nm) gemessen, und kleinere Transistorgrößen bestimmen die kleinere Größe des Prozessors selbst, worauf das Design zukünftiger CPUs abzielt.

Stromverbrauch und Wärmeableitung

Der Stromverbrauch selbst hängt direkt von der Technologie ab, mit der die Prozessoren hergestellt werden. Kleinere Größen und höhere Frequenzen sind direkt proportional zum Stromverbrauch und zur Wärmeableitung.

Um den Stromverbrauch und die Wärmeabgabe zu reduzieren, agiert jeweils eine energiesparende Automatik zur Anpassung der Prozessorlast bei fehlendem Leistungsbedarf. Leistungsstarke Computer verfügen unbedingt über ein gutes Prozessorkühlsystem.

Zusammenfassung des Materials des Artikels - die Antwort auf die Frage, was ein Prozessor ist:

Die Prozessoren unserer Tage haben die Fähigkeit, mit RAM mehrkanalig zu arbeiten, es erscheinen neue Anweisungen, die wiederum das Funktionsniveau erhöhen. Die Fähigkeit, Grafiken durch den Prozessor selbst zu verarbeiten, sorgt für eine Kostenreduzierung sowohl bei den Prozessoren selbst als auch dank ihnen bei Büro- und Heimcomputerbaugruppen. Virtuelle Kerne erscheinen für eine praktischere Verteilung der Leistung, Technologien entwickeln sich und mit ihnen der Computer und seine Komponenten wie die zentrale Verarbeitungseinheit.