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Die CPU eines Computers oder eine zentrale Verarbeitungseinheit wird häufig mit dem menschlichen Gehirn verglichen, da sie die zentrale Steuerung des Computers ist. Die CPU führt Computeroperationen durch, indem sie Programmanweisungen schnell ausführt. Die Geschwindigkeit der CPU spielt eine große Rolle bei der Bestimmung der Leistung eines Computers. Jede neue Generation von Mikroprozessoren verfügt über eine leistungsfähigere CPU, die Befehle schneller ausführen kann als die vorherige Generation.
Wie ein Computerprozessor funktioniert
Das Arbeiten der CPU ist als dreistufiger Prozess definiert. Zuerst wird ein Befehl aus dem Speicher geholt. Zweitens wird die Anweisung dekodiert und der Prozessor findet heraus, was er tun soll. Drittens wird der Befehl ausgeführt und eine Operation ausgeführt. Diese drei Schritte wiederholen sich in einem Zyklus, der erneut damit beginnt, dass die CPU den nächsten Befehl abruft. Die Schritte werden als Anweisungszyklus der CPU bezeichnet.
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Die CPU verwendet einen Programmzähler, um zu verfolgen, welcher Befehl als nächstes abgerufen werden soll. Der Zähler ist die Adresse des Speicherplatzes, der den nächsten auszuführenden Befehl enthält. Es wird in einem Register gespeichert, das ein dedizierter Speicherplatz in der CPU selbst ist. Der Programmzähler wird inkrementiert, um nach jedem Abruf im Befehlszyklus auf den nächsten Befehl zu zeigen.
Von einer CPU ausgeführte Operationen
Die CPU führt Befehle aus, die einen Satz grundlegender Operationen ausführen. Es gibt arithmetische Operationen wie Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division. Speicheroperationen verschieben Daten von einem Ort zum anderen. Logische Operationen testen eine Bedingung und treffen eine Entscheidung basierend auf dem Ergebnis. Steuervorgänge wirken sich auf andere Komponenten des Computers aus. Diese grundlegenden Arten von Operationen, die sehr schnell ausgeführt werden, ermöglichen es einem Computer, eine Vielzahl von Funktionen auszuführen. Die genaue Anzahl der Operationen, die von einer CPU unterstützt werden, hängt von ihrer Architektur ab.
Wie die CPU den Speicher nutzt
Computerspeicher bezieht sich auf den Bereich, in dem Daten und Programme gespeichert werden. Speicher ist nicht Teil der CPU, aber die CPU muss eng mit ihr interagieren. Es gibt zwei Arten von Computerspeicher: Primär- oder Hauptspeicher und Sekundärspeicher. Die CPU verlässt sich stark auf den Hauptspeicher zum Speichern von Programmanweisungen und den Daten, mit denen die Anweisungen arbeiten. Der Hauptspeicher ist von Natur aus temporär und enthält nur Anweisungen und Daten für ein Programm, während das Programm ausgeführt wird. Sekundärer Speicher ist der dauerhaftere Speicher, der von Festplatten und Flash-Laufwerken bereitgestellt wird.
Eine Komponente der CPU, die als Steuereinheit bekannt ist, ist für das Verschieben von Befehlen und Daten aus dem Sekundärspeicher in den Hauptspeicher vor der Befehlsausführung verantwortlich. Die Steuereinheit verschiebt auch die Ergebnisse einer Anweisung in den Sekundärspeicher.
