CPU [Zentraleinheit]. Es ist das Gehirn des Computers. Es ist der Teil, der die meiste Arbeit in einem Computersystem erledigt. So wie unser Gehirn unseren Körper steuert und Informationen verarbeitet, führt die CPU Anweisungen aus Programmen aus und führt Berechnungen durch. Es besteht aus kleineren Komponenten, die zusammenarbeiten, um Aufgaben auszuführen, und ist somit das Herzstück jedes Computergeräts.

Alle Arten von Datenverarbeitungsvorgängen, vom einfachen Rechnen bis hin zu komplexen Aufgaben, und alle wichtigen Funktionen eines Computers werden von der CPU ausgeführt. Es hilft Eingabe- und Ausgabegeräten, miteinander zu kommunizieren und ihre jeweiligen Vorgänge auszuführen. Es speichert auch eingegebene Daten, Zwischenergebnisse zwischen der Verarbeitung und Anweisungen. Die Aufgabe der CPU besteht darin, dafür zu sorgen, dass alles reibungslos und effizient läuft. In diesem Artikel werden wir die CPU im Detail besprechen.

Was ist eine CPU?

Eine Zentraleinheit ist die wichtigste Komponente eines Computersystem . Eine CPU ist Hardware, die Dateneingabe-/-ausgabe-, Verarbeitungs- und Speicherfunktionen für ein Computersystem ausführt. Eine CPU kann in einen CPU-Sockel eingebaut werden. Diese Steckdosen befinden sich im Allgemeinen auf der Hauptplatine . Die CPU kann verschiedene Datenverarbeitungsvorgänge ausführen. Die CPU kann Daten, Anweisungen, Programme und Zwischenergebnisse speichern.

CPU

Geschichte der CPU

Seit Baron Jons Jakob Berzelius im Jahr 1823 Silizium entdeckte, das auch heute noch die Hauptkomponente für die Herstellung von CPUs ist, hat die Geschichte der CPU zahlreiche bedeutende Wendepunkte erlebt. Der erste Transistor wurde im Dezember 1947 von John Bardeen, Walter Brattain und William Shockley entwickelt. 1958 wurde der erste funktionierende integrierte Schaltkreis von Robert Noyce und Jack Kilby gebaut.

Der Intel 4004 war der erste des Unternehmens Mikroprozessor , das 1971 vorgestellt wurde. Dafür war die Unterstützung von Ted Hoff erforderlich. Als Intel 1972 seine 8008-CPU, 1976 die Intel 8086 und im Juni 1979 die Intel 8088 herausbrachte, trug dies zu einem weiteren Sieg bei. Der Motorola 68000, ein 16/32-Bit-Prozessor, wurde ebenfalls 1979 veröffentlicht. The Sun stellte 1987 auch die SPARC-CPU vor. AMD stellte im März 1991 die AM386-CPU-Serie vor.

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Im Januar 1999 stellte Intel die Celeron-Prozessoren mit 366 MHz und 400 MHz vor. AMD bereits im April 2005 mit seinem ersten Dual-Core-Prozessor. Intel stellte 2006 auch den Core 2 Dual-Prozessor vor. Intel veröffentlichte den ersten Core i5 Desktop-Prozessor mit vier Kernen im September 2009.

Im Januar 2010 veröffentlichte Intel weitere Prozessoren wie den Core 2 Quad-Prozessor Q9500, die ersten mobilen Core i3- und i5-Prozessoren sowie die ersten Core i3- und i5-Desktop-Prozessoren.

Im Juni 2017 veröffentlichte Intel den Core i9-Desktop-Prozessor und im April 2018 stellte Intel seinen ersten Core i9-Mobilprozessor vor.

Verschiedene Teile der CPU

Die CPU besteht nun aus drei Haupteinheiten:

• Speicher oder Speichereinheit
• Steuergerät
• ALU (Arithmetisch-Logische Einheit)

Schauen wir uns nun das Blockdiagramm des Computers an:

Hier in diesem Diagramm sind auch die drei Hauptkomponenten dargestellt. Lassen Sie uns diese Hauptkomponenten im Detail besprechen.

Speicher oder Speichereinheit

Wie der Name schon sagt, kann diese Einheit Anweisungen, Daten und Zwischenergebnisse speichern. Die Speichereinheit ist dafür verantwortlich, bei Bedarf Informationen an andere Einheiten des Computers zu übertragen. Es wird auch als interne Speichereinheit oder Hauptspeicher oder Primärspeicher oder Random Access Memory (RAM) bezeichnet, da es sich bei all diesen Geräten um Speichergeräte handelt.

Seine Größe beeinflusst Geschwindigkeit, Kraft und Leistung. Es gibt zwei Arten von Speicher im Computer: Hauptspeicher Und Sekundärspeicher. Nachfolgend sind einige Hauptfunktionen von Speichereinheiten aufgeführt:

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• In Speichereinheiten werden Daten und Anweisungen abgelegt, die zur Verarbeitung benötigt werden.
• Es speichert auch die Zwischenergebnisse jeder Berechnung oder Aufgabe, wenn diese ausgeführt wird.
• Die Endergebnisse der Verarbeitung werden in den Speichereinheiten gespeichert, bevor diese Ergebnisse an ein Ausgabegerät zur Ausgabe an den Benutzer weitergeleitet werden.
• Über die Speichereinheit werden allerlei Ein- und Ausgaben übertragen.

Steuergerät

Wie der Name schon sagt, steuert eine Steuereinheit den Betrieb aller Teile des Computers, führt jedoch keine Datenverarbeitungsvorgänge aus. Es führt bereits gespeicherte Anweisungen aus und weist den Computer an, indem es die elektrischen Signale verwendet, um das Computersystem zu unterrichten. Es nimmt Anweisungen von der Speichereinheit entgegen, dekodiert die Anweisungen und führt sie anschließend aus. Es steuert also die Funktionsweise des Computers. Seine Hauptaufgabe besteht darin, den Informationsfluss im gesamten Prozessor aufrechtzuerhalten. Nachfolgend sind einige Hauptfunktionen der Steuereinheit aufgeführt:

• Die Steuerung der Daten sowie die Übertragung von Daten und Anweisungen erfolgt neben anderen Teilen des Computers durch die Steuereinheit.
• Die Steuereinheit ist für die Verwaltung aller Einheiten des Computers verantwortlich.
• Die Hauptaufgabe der Steuergerät besteht darin, die von der Speichereinheit eingegebenen Anweisungen oder Daten zu erhalten, sie zu interpretieren und dann den Betrieb des Computers entsprechend zu steuern.
• Die Steuereinheit ist für die Kommunikation mit Ein- und Ausgabegeräten zur Übertragung von Daten oder Ergebnissen aus dem Speicher verantwortlich.
• Die Steuereinheit ist nicht für die Datenverarbeitung oder -speicherung verantwortlich.

ALU (Arithmetisch-Logische Einheit)

ALU (Arithmetic Logic Unit) ist für die Ausführung arithmetischer und logischer Funktionen oder Operationen verantwortlich. Es besteht aus zwei Unterabschnitten:

• Arithmetischer Abschnitt: Mit arithmetischen Operationen meinen wir Operationen wie Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division, und alle diese Operationen und Funktionen werden von ausgeführt GEHEN . Außerdem werden alle komplexen Vorgänge durch die wiederholte Verwendung der genannten Vorgänge durch ALU ausgeführt.
• Logikbereich: Mit logischen Operationen meinen wir Operationen oder Funktionen wie das Auswählen, Vergleichen, Abgleichen und Zusammenführen der Daten, und all diese werden von ALU ausgeführt.

Hinweis: Die CPU kann mehr als eine ALU enthalten und kann zur Verwaltung von Timern verwendet werden, die den Betrieb des Computersystems unterstützen.

Was macht eine CPU?

Die Hauptfunktion eines Computerprozessors besteht darin, Anweisungen auszuführen und eine Ausgabe zu erzeugen. CPU-Arbeit Abrufen, Dekodieren und Ausführen sind die Grundfunktionen des Computers.

• Bringen: Die erste CPU erhält die Anweisung. Das bedeutet Binärzahlen, die vom RAM an die CPU übergeben werden.
• Dekodieren: Wenn die Anweisung in die CPU eingegeben wird, muss sie die Anweisungen dekodieren. Mit Hilfe von ALU (Arithmetic Logic Unit) beginnt der Prozess der Dekodierung.
• Ausführen: Nach dem Dekodierungsschritt sind die Anweisungen zur Ausführung bereit.
• Speichern: Nach dem Ausführungsschritt können die Anweisungen im Speicher gespeichert werden.

Arten von CPUs

Wir haben drei verschiedene Arten von CPUs:

• Single-Core-CPU: Der älteste Computer-CPU-Typ ist eine Single-Core-CPU. Diese CPUs wurden in den 1970er Jahren verwendet. Diese CPUs verfügen nur über einen einzigen Kern, der verschiedene Vorgänge ausführt. Dies bedeutet, dass die Single-Core-CPU kann immer nur einen Vorgang gleichzeitig verarbeiten. Single-Core-CPU-CPU ist nicht geeignet für Multitasking .
• Dual-Core-CPU: Dual-Core-CPUs enthalten einen einzelnen integrierten Schaltkreis mit zwei Kernen. Jeder Kern hat seinen Cache und Controller. Diese Controller und der Cache arbeiten als eine Einheit. Zweikern CPUs können schneller arbeiten als Single-Core-Prozessoren.
• Quad-Core-CPU: Quad-Core-CPUs enthalten zwei Dual-Core-Prozessoren, die in einem einzigen integrierten Schaltkreis (IC) oder Chip untergebracht sind. Ein Quad-Core-Prozessor enthält einen Chip mit vier unabhängigen Kernen. Diese Kerne lesen und führen verschiedene von der CPU bereitgestellte Anweisungen aus. Vier Kern Die CPU erhöht die Gesamtgeschwindigkeit von Programmen. Ohne die Gesamttaktrate zu erhöhen, führt dies zu einer höheren Leistung.

Was ist CPU-Leistung?

Die CPU-Leistung gibt an, wie schnell der Prozessor (CPU) eines Computers die Aufgabe erledigen kann. Es wird an der Anzahl gemessen Anweisungen in einer Sekunde erledigt. Seine Leistung hängt von der Taktrate des Prozessors und anderen Faktoren wie seinem Design und der Größe seines Caches ab.

Was sind Computerprogramme und wo werden sie gespeichert?

A Computer Programm ist eine von einem Programmierer geschriebene Reihe von Anweisungen, die einem Computer sagen, was er tun soll. Beispielsweise ist die Verwendung eines Webbrowsers oder eines Textverarbeitungsprogramms ein Programm. Das Ausführen mathematischer Operationen auf einem Computer und das Anklicken und Auswählen von Elementen mit einer Maus oder einem Touchpad ist ebenfalls ein Programm.

Speicherung von Programmen

Es gibt zwei Möglichkeiten, Programme im Computerspeicher zu speichern:

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• Permanente Speicherung: Programme werden dauerhaft auf Speichergeräten wie gespeichert Festplatte , oder SSD .
• Zwischenlagerung: Wenn ein Programm auf einer CPU ausgeführt wird, werden seine Daten im RAM von der Festplatte oder SDD gespeichert. Vorübergehend, weil RAM Da es flüchtig ist, gehen alle Daten verloren, wenn der Strom abgeschaltet wird.

Vorteile

• Vielseitigkeit : Die CPU kann eine komplexe Aufgabe bewältigen, von der Grundberechnung bis zur Verwaltung des Betriebssystems.
• Leistung : Moderne CPUs sind sehr schnell und in der Lage, Milliarden von Berechnungen pro Sekunde durchzuführen.
• Mehrkernig : Die CPU verfügt über mehrere Kerne und kann mehrere Aufgaben gleichzeitig bearbeiten.
• Kompatibilität : CPUs sind so konzipiert, dass sie mit einer Vielzahl von Software kompatibel sind. Dadurch können verschiedene Anwendungen mit einer einzigen CPU ausgeführt werden.

Nachteile

• Überhitzung : Die CPU erzeugt beim Ausführen komplexer Aufgaben viel Wärme. Dafür sind effektive Kühllösungen wie Lüfter oder Flüssigkeitskühlsysteme erforderlich.
• Energieverbrauch : Hochleistungs-CPUs können unterschiedlich viel Strom verbrauchen, was zu höheren Stromrechnungen und der Notwendigkeit einer robusten Stromversorgung führt.
• Kosten : CPU mit der besten Leistung kann teuer sein. Dies kann für einige Benutzer oder Anwendungen, die eine hohe Rechenleistung benötigen, ein Hindernis darstellen.
• Eingeschränkte Parallelverarbeitung : Obwohl Multi-Core-CPUs mehrere Aufgaben gleichzeitig bewältigen können, sind sie bei der Parallelverarbeitung immer noch nicht so effizient wie spezialisierte Hardware wie GPUs ( Grafikverarbeitungseinheiten ), die für die gleichzeitige Bearbeitung vieler Aufgaben ausgelegt sind.

Abschluss

Die CPU ist das Gehirn eines Computers. Es enthält alle Anweisungen von Programmen und erledigt alles von einfachen Berechnungen bis hin zu komplexen Aufgaben. Ohne die CPU wäre der Computer nicht in der Lage, Programme auszuführen oder Aktionen auszuführen. Ohne UPU-Computer wie eine dumme Maniche. Daher ist es für die Gesamtfunktion eines Computers von großer Bedeutung.

Häufig gestellte Fragen zur Zentraleinheit – FAQs

Ist eine CPU dasselbe wie ein Mikroprozessor?

Die Begriffe CPU und Mikroprozessor werden häufig synonym verwendet, sind jedoch nicht genau gleich. Alle CPUs sind Mikroprozessoren, aber das Gegenteil gilt nicht.

Welche CPU-Typen gibt es?

Es gibt hauptsächlich drei Arten von CPUs:

• Single-Core-CPU: Diese verfügen über einen einzigen Kern, der zur Verarbeitung von Daten verwendet wird. Dies ist die älteste CPU. Dadurch wird jeweils eine einzelne Aufgabe ausgeführt.
• Dual-Core-CPU: Diese CPU verfügt über zwei Kerne und einen einzelnen integrierten Schaltkreis.
• Quad-Core-CPU: Diese CPU verfügt über zwei Dual Core und einen einzelnen integrierten Schaltkreis.

Woraus bestehen CPUs?

Die CPU besteht aus Silizium. Silizium ist ein Halbleitermetall. Eine elektrische Verbindung zu den Pins, die den Kontakt mit der Hauptplatine herstellen. Da die CPU viel Wärme erzeugt, ist an der Oberseite auch ein Wärmeverteiler integriert.

Was sind verschiedene Teile der CPU?

Es gibt drei verschiedene Teile der CPU:

• Arithmetische und logische Einheit (ALU): T Die Arithmetik- und Logikeinheit (oder ALU) führt arithmetische und logische Operationen aus.
• Steuereinheit (CU): Das Steuergerät kommuniziert mit Ein- und Ausgabegeräten zur Übertragung von Daten aus dem Speicher.
• Speicher oder Speichereinheit: Alle Arten von Ein- und Ausgängen sind über die Speichereinheit verteilt.