Die Central Processing Unit (CPU) ist der zentrale Mikroprozessor eines Computers, sie befindet sich auf dem Motherboard, entweder in einem CPU-Sockel oder direkt auf der Leiterplatte.

<< Anzeige >>

Struktur einer CPU

Die Zentraleinheit ist die zentrale Komponente, die den gesamten Rechner überwacht, steuert und die jeweils benötigten Informationen (Daten, Programme) vorrätig hält. Sie führt den Datentransfer sowie die logischen und arithmetischen Kalkulationen aus. Die CPU besteht aus einem Leitwerk für die Steuerung und Überwachung der auszuführenden Befehle und einem Rechenwerk für die rechnerische Behandlung und logische Verknüpfung von Daten und dem Hauptspeicher.

Das Steuerwerk oder auch Befehlswerk umfasst die Programm- und Ein-Ausgabe-Steuerung. Hier werden Befehle in Schaltungen umgesetzt und die Steuerimpulse an alle anderen Komponenten der Anlage gegeben (Befehlsausführung).

Das Grundprinzip eines Rechners, das EVA-Prinzip

Das Rechenwerk (ALU) übernimmt die arithmetischen und logischen Verknüpfungen der Daten (Dezimalrechnung, Festkomma, Gleitkomma, Boolesche Algebra).

Der Hauptspeicher steht in enger Verbindung zu Leitwerk und Rechenwerk für die Aufnahme der verwendeten Befehle und Daten und die Eingabe- und Ausgabekanäle für die Datenübertragung zwischen internem und externem Speicher und umgekehrt.

Steuerwerk und Rechenwerk sind intern in der CPU über Daten- und Steuerbus verbunden.

CPU-Kühlkörper mit Axial-Lüfter, Foto: Mercateo

Die Leistung von CPUs wird im Wesentlichen durch die Busbreite und die Taktfrequenz bestimmt. 32- und 64-Bit-CPUs mit Taktfrequenzen von mehreren Gigahertz bestimmen die derzeitigen Leistungsgrenzen. Da Leistungssteigerungen mit höheren Taktfrequenzen nur noch bedingt machbar sind und thermische Probleme verursachen, sind die CPU-Hersteller dazu übergegangen CPUs mit zwei und mehr Prozessorkernen zu entwickeln, die Doppelkernprozessoren oder Mehrkernprozessoren, und außerdem die Versorgungsspannung von CPUs zu senken. Diese Low- und Ultra-Low-Voltage-Prozessoren, ULV-Prozessoren, haben ein besseres Thermal Design Power (TDP), das bei Notebooks und Netbooks für einen wesentlich längeren Batteriebetrieb sorgt.