FAQ – Hardware Prozessor und Hauptspeicher

Was ist ein Prozessor ?

Der Prozessor (CPU – central processing unit) ist die zentrale Verarbeitungseinheit eines Computers, die in der Lage ist, ein Programm auszuführen. Der ersten Prozessoren wurden auf Relais aufgebaut, wie z. B. der Zuse Z3, oder  Elektronenröhren wie beim Eniac. In den 1950er Jahren wurden die Elektroröhren durch Transistoren ersetzt. Die Integration von verfügbare Schaltungen haben die Prozessoren verkleinert und der Begriff Mainframe entstand. Später wurden die Prozessoren so verkleinert, dass sie auf eine Platine passten und so konnten Rechner mit mehreren CPUs (Multiprozessor) ausgestattet werden. Anfang der 1970er Jahren entstand der erste Prozessor, der auf einem einzelnen Chip Platz eingebaut wurde, der Mikroprozessor.

Ein Prozessor besteht prinzipiell aus den Funktionsgruppen Register, Registereinheit (ALU – Arithmetic Logic Unit), Befehlsdecoder und Adresseinheit. In modernen CPUs finden sich viel feiner unterteilte Funktionseinheiten, die das gleichzeitige Abarbeiten mehrerer Befehle erlauben.

Moderne CPUs bestehen aus mehreren , übereinanderliegenden Schichten von Silizium.  Die werden, je nach Auslastung, sehr heiß. Je nach Modell und Hersteller werden pro cm² Verlustleistungen von bis zu 125 Watt erreicht. CPUs dürfen bestimmte Betriebstemperaturen nicht überschreiten, da zu Abstürze oder Zerstörung des Chips führt. Die übliche Grenze liegt zwischen 60 und 90° C. Um die Kühlung der CPU sicherzustellen empfiehlt sich die Montage eines Kühlkörpers mit Lüfter. Zwischen Prozessor und Kühlkörper Wärmeleipaste oder ein Wärmeleitpad eigesetzt.

Was ist Hauptspeicher?

Es ist der hauptsächliche Allzweckspeicherbereicher, auf den der Prozessor direkten Zugriff hat, Random Access Memory (RAM). Der Hauptspeicher wird als integrierter Schaltkreis hauptsächlich in Silizium – Technologie realisiert.

Die Entstehung des Begriffs geht in die Anfangszeit der modernen Computer, bei denen alle Daten sequentiell zu lesenden Speicherformen vorlagen, die zu Verarbeitung in schnelle Rechenregister geladen wurden.

Die Ferritkernspeicher hatte schon die gleiche Form des Matrixzugriffes wie heutige RAM.

Je nach Typ von RAM-Baustein erfolgt die Ansteuerung synchron zu einem Taktsignal oder asynchron ohne Takt. Synchrone RAMs können sowohl statische als auch dynamische RAMs sein. Asynchrone RAMs sind meist langsamere Low-Power RAMs. SD-RAMs oder DDR-RAMs sind dynamische RAMs, während DRAMs oder EDO-RAMs asynchrone Bausteine darstellen.