Prozessor (CPU) und Datenwege

Der Prozessor (oder auch Zentrale Recheneinheit, Central Processing Unit (CPU)) ist derjenige Teil des Computers, der die eigentliche Rechenarbeit leistet. Seine Aufgabe ist die Verarbeitung der Daten. Er lässt sich unterteilen in die Komponenten Steuerwerk (Control Unit) und Rechenwerk (Arithmetic Logic Unit).

Wie die Daten verarbeitet werden, wird dem Prozessor durch das Programm (die Befehlsfolge) mitgeteilt. Dabei lässt sich die Arbeitsweise des Prozessors in folgende Schritte unterteilen (Rautenstrauch & Schulze, 2003, S. 26-27) :

Abb. 2: Arbeitsweise des Prozessors (Rautenstrauch & Schulze, 2003, S. 27)

Die Leistungsfähigkeit von Prozessoren wird oft nur durch die Anzahl Rechnungsschritte pro Sekunde (Megahertz, MHz) ausgedrückt. Dies ist jedoch für eine wirkliche Beurteilung nicht ausreichend. Andere Einflussfaktoren auf die Rechengeschwindigkeit eines Prozessors sind beispielsweise die Architektur des Prozessors oder die Softwareprogramme (Mertens u.a., 2004, S. 16). Bei leistungsstarken Prozessoren ist die Ausführungszeit jedoch oft kürzer als die Zeit, die zum Transport der Daten vom Hauptspeicher zum Prozessor und zurück gebraucht wird. Dieses Problem wird gelöst, indem ein so genannter Cache-Speicher (Pufferspeicher) aus extrem schnellen Speicherchips (mit Zugriffszeiten, die 1/10 derjenigen des Hauptspeichers betragen) benutzt wird, der eine Kopie der gerade benötigten Daten des Hauptspeichers enthält. Oft ist der Cache direkt im Prozessor integriert.

Damit die Daten zwischen den einzelnen Komponenten ausgetauscht werden können, benötigt man Datenwege. Man unterscheidet dabei zwischen internen und externen Datenwegen. Interne Datenwege dienen dem Transport zwischen Prozessor und Hauptspeicher, während externe Datenwege Daten zwischen peripheren Geräten und dem Arbeitsspeicher übertragen (Mertens u.a., 2001, S. 18).