Der Prozessor - Komponenten eines Computers 2
Informatik - simpleclub
https://www.youtube.com/watch?v=YgdbUHUETBA

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 Moinsen was geht wie steht’s,
0:02 wie hängt der Sack? Heute schauen wir uns mal den Chef an
0:05 Wasn fürn Chef? Es geht um den Boss in unserm Rechner, auch gerne
0:08 Prozessor genannt. Was der so treibt und wie er aufgebaut ist, gucken wir uns jetzt mal an.
0:16 Bevor wir anfangen eins vor weg: Wir gehen auf die Von-Neumann Architektur ein.
0:23 Von-Neumann? Jap das ist so ein Mathematiker der nebenbei mal so ein Konzept für ein Computer entwickelt
0:27 hat. Wird oft auch als der Vadder der Informatik bezeichnet.
0:30 Also dann let’s go: Der Prozessor wird auch gern CPU genannt
0:35 CPU steht für “Central Processing Unit” Und wie der Name schon sagt ist die CPU das Gehirn eines jeden Computers.
0:43 Also so gesehen ist der Prozessor der Chef im Geschäft :D Die Aufgaben des Prozessors sind:
0:49 Die Befehle ausführen und die Abläufe im System zu steuern.
0:52 Deswegen unterteilt sich der Prozessor in ein Datenprozessor und ein Befehlsprozessor Und die schauen wir uns mal genauer an.
0:59 Fangen wir mal mit dem Datenprozessor an Im Datenprozessor werden wie der Name schon sagt Daten verarbeitet und diverse Berechnungen
1:08 ausgeführt. Dazu benötigt er folgende Bestandteile:
1:11 Ein Rechenwerk, die so genannte ALU ALU steht für “Arithemtic Logical Unit”
1:17 und die kann arithmetische und logische Operationen durchführen, wer häts gedacht? ;) :P
1:21 Die ALU ist so gesehen der eigentliche Rechner, denn wir müssen ja im Rechner irgendwas rechnen :D
1:27 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
1:36 wir Register. In Registern kann man in der Regel etwas speichern, ihr könnt euch das Vorstellen wie Schubladen
1:41 an eurem Schreibtisch. Folgende Schubladen ähm Register gibt es im Datenprozessor:
1:47 der Akkumulator, zur Speicherung der Ergebnisse von der ALU. Bedeutet in dem Register oder Schublade liegen die ganzen Berechnungen drin.
1:55 Der Akkumulator hat noch zwei Unterregister. also Schubladen in der Schublade….Irgendwie :)
2:01 ein Multiplikator Register (abgekürzt MR), für die Aufnahme von Multiplikationsergebnissen ein Link Register (abgekürzt mit L), zur Aufnahme einer Additon
2:12 Zu guter letzt gibt es noch das Memory Buffer Register (MBR), mit dem die Kommunikation zum Speicher stattfindet.
2:19 Dort werden Inhalte zwischengespeichert um dann benutzt oder berechnet zu werden. Puh ganz schön viele Begriffe aufeinmal.
2:27 Fürs erste könnt ihr euch merken: Im Datenprozessor sind Bestandteile wie ALU und die Register wichtig, damit der Prozessor
2:33 mit den Daten umgehen kann. Kommen wir zum Befehlsprozessor
2:37 Der Befehlsprozessor hat die Aufgabe Befehle zu entschlüsseln und deren Ausführung zu steuern.
2:44 Wie des halt so ein Chef macht, gell? :)
2:46 Damit er das tun kann benötigt er erstmal ein Befehlsdecodierer. Damit kann er Befehle in für ihn verständliche Sprache übersetzen.
2:53 Auch der Befehlsprozessor besitzt mehrere Register oder Schubladen, wie auch immer :D Dazu gehören:
2:59 Instruction Register (IR), dort befindet sich der aktuelle bearbeitete Befehl D.h in der Schublade liegt der Befehl den wir gerade behandeln.
3:07 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
3:18 weiß der Prozessor wo dieser Befehl liegt. Diese Information schreiben wir deshalb ins Memory Adress Register.
3:24 Damit der Prozessor auch weiß welchen Befehle er als nächstes ausführen soll gibt es den so genannten Programm Counter (PC)
3:33 dieser enthält die Adresse des zu nächst ausführenden Befehls. Alright!
3:37 Klingt alles ganz schön kompliziert und irgendwie strange. Nochmal zum mitschreiben und als Übersicht die Komponenten des Prozessors:
3:44 Im Datenprozessor haben wir: Die drei Register (MR, L, Akkumulator) zum Speichern der Rechenergebnisse.
3:51 Das Rechenwerk auch ALU genannt, eben zum rechnen und das Memory Buffer Register für die Kommunikation mit dem Speicher.
3:58 Der Befehlsprozessor hat: Den Decordierer Das Instruction Register, für den aktuellen
4:03 Befehl Das Memory Adress Register, um Adressen zu speichern und den Programm Counter, damit der Computer
4:09 weiß was als nächstes zu tun ist. Jut!
4:12 Wie läuft das jetzt ab mit den ganzen Zeug da? Was passiertn da?
4:16 Die Arbeitsweise kann man in 2 Phasen einteilen: Die Fetch-Phase Die Ausführungsphase
4:22 Sagen wir mal unser Befehl steht auf einem Blatt Papier und das Blatt Papier ist grün. Die Farbe stellt so gesehen die Adresse dar.
4:29 Alle Blätter mit Befehlen liegen in einer Kiste, die sich Speicher nennt. In der Fetch Phase
4:34 wird zunächst der Inhalt des Programm Counters, also die Adresse des zunächst ausführenden Befehls in das Memory Adress Register geladen.
4:42 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
4:51 die Schublade Instruction Register. Im Prozessor führt der Weg über das Memory Buffer Register, da dieses Register mit dem
4:59 Speicher kommuniziert. Nice!
5:01 Jetzt chillt das grüne Blatt also im Instruction Register rum und kann ausgeführt werden. Die Ausführung findet logischerweise in der Ausführungs Phase statt.
5:09 :) Erst wird es decodiert,
5:11 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!
5:19 Also kann er schon mal das nächste Blatt in der Kiste bereitstellen. Ihr könnt euch merken: Der Prozessor ruft die Befehle eines Programms
5:26 auf, prüft diese und führt sie dann aus. Dazu muss sich das Programm im Hauptspeicher, also in der Kiste befinden, damit der Prozessor
5:33 darauf zugreifen kann. Die Übertragung der ganzen Daten erfolgt über so genannte Busse, aber die könnt ihr
5:39 in nem anderen Video betrachten :) Damit dieser Zyklus funktioniert gibt es ein paar Eigenschaften:
5:44 1) Der Prozessor führt immer nur ein Befehl aus,
5:48 dieser Befehl bearbeitet stets nur ein Datenwert. Dat ganze nennt sich auch: “Single Instruction, Single Data”
5:54 abgekürzt SISD 2) Werte die der Prozessor verwenden sind entweder
5:59 in Form von Daten, Befehle oder Adressen. 3) Daten und Programme sind in einem Speicher
6:06 untergebracht, dadurch können sie nicht von externen Zugriff geschützt werden. So Leude dann lasst uns nochmal zusammen fassen:
6:13 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
6:22 für die Steuerung. Der Datenprozessor besteht aus dem Rechenwerk und mehreren Registern
6:27 Der Befehlsprozessor hat drei Register zum arbeiten. Die Ausführung eines Befehls erfolgt in 2 Phasen:
6:34 Fetch Phase Ausführungs Phase Die CPU führt immer nur ein Befehl aus,
6:40 sie verwendet nur Daten, Adressen und Befehle als Werte und die Daten sind nicht ausreichend geschützt, weil sie zusammen mit dem Programm in einem
6:48 Speicher chillen Wenn ihr auch sehen wollt was Busse und der Speicher so leisten, dann checkt mal die anderen
6:56 Videos in der Reihe ab und so. Allet klar, macht’s gut
6:59 Ciao!