Das Video kommt von YouTube: erst beim Abspielen verbindet sich die Seite mit YouTube (Google).
Der Prozessor - Komponenten eines Computers 2
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 70 Zeilen
- Moinsen was geht wie steht’s,
- wie hängt der Sack? Heute schauen wir uns mal den Chef an
- Wasn fürn Chef? Es geht um den Boss in unserm Rechner, auch gerne
- Prozessor genannt. Was der so treibt und wie er aufgebaut ist, gucken wir uns jetzt mal an.
- Bevor wir anfangen eins vor weg: Wir gehen auf die Von-Neumann Architektur ein.
- Von-Neumann? Jap das ist so ein Mathematiker der nebenbei mal so ein Konzept für ein Computer entwickelt
- hat. Wird oft auch als der Vadder der Informatik bezeichnet.
- Also dann let’s go: Der Prozessor wird auch gern CPU genannt
- CPU steht für “Central Processing Unit” Und wie der Name schon sagt ist die CPU das Gehirn eines jeden Computers.
- Also so gesehen ist der Prozessor der Chef im Geschäft :D Die Aufgaben des Prozessors sind:
- Die Befehle ausführen und die Abläufe im System zu steuern.
- Deswegen unterteilt sich der Prozessor in ein Datenprozessor und ein Befehlsprozessor Und die schauen wir uns mal genauer an.
- Fangen wir mal mit dem Datenprozessor an Im Datenprozessor werden wie der Name schon sagt Daten verarbeitet und diverse Berechnungen
- ausgeführt. Dazu benötigt er folgende Bestandteile:
- Ein Rechenwerk, die so genannte ALU ALU steht für “Arithemtic Logical Unit”
- und die kann arithmetische und logische Operationen durchführen, wer häts gedacht? ;) :P
- Die ALU ist so gesehen der eigentliche Rechner, denn wir müssen ja im Rechner irgendwas rechnen :D
- Durch das Rechenwerk ist das Befehlswerk in der Lage den Haufen von Daten zu verarbeiten. Damit wir die Daten mit der die ALU so cool rumrechnet auch aufnehmen können brauchen
- wir Register. In Registern kann man in der Regel etwas speichern, ihr könnt euch das Vorstellen wie Schubladen
- an eurem Schreibtisch. Folgende Schubladen ähm Register gibt es im Datenprozessor:
- der Akkumulator, zur Speicherung der Ergebnisse von der ALU. Bedeutet in dem Register oder Schublade liegen die ganzen Berechnungen drin.
- Der Akkumulator hat noch zwei Unterregister. also Schubladen in der Schublade….Irgendwie :)
- ein Multiplikator Register (abgekürzt MR), für die Aufnahme von Multiplikationsergebnissen ein Link Register (abgekürzt mit L), zur Aufnahme einer Additon
- Zu guter letzt gibt es noch das Memory Buffer Register (MBR), mit dem die Kommunikation zum Speicher stattfindet.
- Dort werden Inhalte zwischengespeichert um dann benutzt oder berechnet zu werden. Puh ganz schön viele Begriffe aufeinmal.
- Fürs erste könnt ihr euch merken: Im Datenprozessor sind Bestandteile wie ALU und die Register wichtig, damit der Prozessor
- mit den Daten umgehen kann. Kommen wir zum Befehlsprozessor
- Der Befehlsprozessor hat die Aufgabe Befehle zu entschlüsseln und deren Ausführung zu steuern.
- Wie des halt so ein Chef macht, gell? :)
- Damit er das tun kann benötigt er erstmal ein Befehlsdecodierer. Damit kann er Befehle in für ihn verständliche Sprache übersetzen.
- Auch der Befehlsprozessor besitzt mehrere Register oder Schubladen, wie auch immer :D Dazu gehören:
- Instruction Register (IR), dort befindet sich der aktuelle bearbeitete Befehl D.h in der Schublade liegt der Befehl den wir gerade behandeln.
- Im Memory Adress Register (MAR) wird die Speicheradresse eines Befehls reingeschrieben. Die Befehle liegen so gesehen in irgendeiner Speicherzelle und mit der Adresse dieser Zelle
- weiß der Prozessor wo dieser Befehl liegt. Diese Information schreiben wir deshalb ins Memory Adress Register.
- Damit der Prozessor auch weiß welchen Befehle er als nächstes ausführen soll gibt es den so genannten Programm Counter (PC)
- dieser enthält die Adresse des zu nächst ausführenden Befehls. Alright!
- Klingt alles ganz schön kompliziert und irgendwie strange. Nochmal zum mitschreiben und als Übersicht die Komponenten des Prozessors:
- Im Datenprozessor haben wir: Die drei Register (MR, L, Akkumulator) zum Speichern der Rechenergebnisse.
- Das Rechenwerk auch ALU genannt, eben zum rechnen und das Memory Buffer Register für die Kommunikation mit dem Speicher.
- Der Befehlsprozessor hat: Den Decordierer Das Instruction Register, für den aktuellen
- Befehl Das Memory Adress Register, um Adressen zu speichern und den Programm Counter, damit der Computer
- weiß was als nächstes zu tun ist. Jut!
- Wie läuft das jetzt ab mit den ganzen Zeug da? Was passiertn da?
- Die Arbeitsweise kann man in 2 Phasen einteilen: Die Fetch-Phase Die Ausführungsphase
- Sagen wir mal unser Befehl steht auf einem Blatt Papier und das Blatt Papier ist grün. Die Farbe stellt so gesehen die Adresse dar.
- Alle Blätter mit Befehlen liegen in einer Kiste, die sich Speicher nennt. In der Fetch Phase
- wird zunächst der Inhalt des Programm Counters, also die Adresse des zunächst ausführenden Befehls in das Memory Adress Register geladen.
- Somit weiß der Prozessor jetzt als nächstes wird das grüne Blatt ausgeführt. Damit wir es ausführen können nehmen wir das Blatt aus dem Speicher und legen es in
- die Schublade Instruction Register. Im Prozessor führt der Weg über das Memory Buffer Register, da dieses Register mit dem
- Speicher kommuniziert. Nice!
- Jetzt chillt das grüne Blatt also im Instruction Register rum und kann ausgeführt werden. Die Ausführung findet logischerweise in der Ausführungs Phase statt.
- :) Erst wird es decodiert,
- dann rechnet die ALU ein bissl rum und legt das Ergebnis in einer ihrer Schubladen ab. Der Programm Counter bekommt den Hinweis: Befehl ist fertisch!
- Also kann er schon mal das nächste Blatt in der Kiste bereitstellen. Ihr könnt euch merken: Der Prozessor ruft die Befehle eines Programms
- auf, prüft diese und führt sie dann aus. Dazu muss sich das Programm im Hauptspeicher, also in der Kiste befinden, damit der Prozessor
- darauf zugreifen kann. Die Übertragung der ganzen Daten erfolgt über so genannte Busse, aber die könnt ihr
- in nem anderen Video betrachten :) Damit dieser Zyklus funktioniert gibt es ein paar Eigenschaften:
- 1) Der Prozessor führt immer nur ein Befehl aus,
- dieser Befehl bearbeitet stets nur ein Datenwert. Dat ganze nennt sich auch: “Single Instruction, Single Data”
- abgekürzt SISD 2) Werte die der Prozessor verwenden sind entweder
- in Form von Daten, Befehle oder Adressen. 3) Daten und Programme sind in einem Speicher
- untergebracht, dadurch können sie nicht von externen Zugriff geschützt werden. So Leude dann lasst uns nochmal zusammen fassen:
- Ein Prozessor ist die zentrale Einheit in unserm Rechner und steuert quasie alles. Dazu besteht er einmal aus einem Datenprozessor für die Daten und einem Befehlsprozessor
- für die Steuerung. Der Datenprozessor besteht aus dem Rechenwerk und mehreren Registern
- Der Befehlsprozessor hat drei Register zum arbeiten. Die Ausführung eines Befehls erfolgt in 2 Phasen:
- Fetch Phase Ausführungs Phase Die CPU führt immer nur ein Befehl aus,
- sie verwendet nur Daten, Adressen und Befehle als Werte und die Daten sind nicht ausreichend geschützt, weil sie zusammen mit dem Programm in einem
- Speicher chillen Wenn ihr auch sehen wollt was Busse und der Speicher so leisten, dann checkt mal die anderen
- Videos in der Reihe ab und so. Allet klar, macht’s gut
- Ciao!
Zum Nachlesen
ProzessorAufbau und Funktionale Einheiten · Hauptprozessor (CPU) und Mehrprozessorkerne · Steuer- bzw. Leitwerk · Rechenwerk und Register · Datenleitungen · Caches und MMU.
InformatikAls einfache Rechengeräte leisteten Abakus und später der Rechenschieber unschätzbare Dienste. 1641 konstruierte Blaise Pascal eine mechanische …
AkkumulatorEin Akkumulator (kurz Akku), auch Sekundärbatterie genannt, ist ein wiederaufladbares galvanisches Element, bestehend aus zwei Elektroden und einem …