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Prozessor

 

[englisch Processor], programmierbare Funktionseinheit in elektronischen Geräten. In der Computerterminologie (Computer) ist damit die Zentraleinheit (Central Processing Unit, CPU) gemeint. Durch die Miniaturisierung elektronischer Bauelemente gelang es Anfang der Siebzigerjahre, die gesamte Schaltung eines Prozessors auf einem IC (Integrated Circuit, integrierter Schaltkreis) zusammenzufassen (Mikroprozessor). Als universell einsetzbares, betriebssicheres und Platz sparendes Bauteil zur Steuerung komplexer Systeme finden Mikroprozessoren in verschiedensten elektronischen Geräten (z. B. in der Audiotechnik) Verwendung.

 

Unter Bezeichnungen wie Sound Processor oder Effect Processor werden digitale Effektgeräte angeboten, die auf der Basis eines Prozessors verschiedene Möglichkeiten der Klangbeeinflussung bieten (Multieffektgeräte).

Prozessor

 

[engl. processor], Hardware: allgemein ein Bauteil, das selbstständig Operationen an Daten vornehmen sowie den Ablauf solcher in einem Programm formulierter Operationen steuern kann. Meistens wird mit Prozessor allerdings die Zentraleinheit (engl. central processing unit, CPU) eines Rechners gemeint, andere Prozessoren werden je nach Funktion Grafikprozessoren oder Sound Chip genannt. Auch eine wachsende Zahl von anderen elektronischen Geräten enthält Prozessoren, etwa Drucker, Kameras, Steuereinrichtungen in Autos oder Haushaltsgeräten und industrielle Werkzeugmaschinen (Embedded Systems). Oft wird das Wort »Chip« als Synonym zu Prozessor benutzt, dies ist insofern irreführend, als zwar jeder Prozessor auf einem Chip untergebracht ist, es aber auch andere Chips gibt, z. B. Speicher-Chips.

 

Jeder Prozessor besitzt seinen eigenen Befehlssatz und damit seine eigene Maschinensprache. Aus diesem Grund ist es schwierig oder unmöglich, Betriebssysteme oder Anwendungen auf andere Prozessoren zu übertragen (Portabilität).

 

Die beiden wichtigsten Prozessorkomponenten sind das Rechenwerk und das Leit- oder Steuerwerk. Das Rechenwerk ist gewissermaßen das Herz des gesamten Computers: Es enthält die ALU (Arithmetic and Logical Unit), also die Einheit, in welcher die logischen und arithmetischen Basisoperationen ausgeführt werden, in die alle komplexeren Befehle zerlegt werden können. Dazu kommt das Register, in dem zu bearbeitende Daten und die Zwischen- und Endergebnisse der ALU abgelegt werden. Im Englischen findet man für das Rechenwerk auch die Bezeichnung RALU (Register and ALU). Das Rechenwerk kann auch mehr als eine ALU sowie zusätzliche Einheiten für Maskierung, Verschieben von Daten oder Adressberechnungen haben.

 

Das Steuerwerk (engl. control unit, CU) hat die Aufgabe, die Abfolge der zu verarbeitenden Befehle festzulegen und zu überwachen sowie die Kommunikation mit den anderen Komponenten der Systemplatine sowie den Peripheriegeräten zu lenken. Das Steuerwerk arbeitet nacheinander in Maschinensprache formulierte Befehle ab. Dazu dekodiert es den Operationscode sowie die im Maschinenbefehl enthaltenen Angaben über Operandenadressen u. Ä. Zum Steuerwerk gehören das Befehlsregister (IR, engl. insctruction register, enthält den aktuellen Maschinenbefehl), der Befehlszähler (BZ, enthält die Adresse des nächsten auszuführenden Maschinenbefehls) und das Statusregister (SR, nimmt Rückmeldungen aus Rechenwerk, Steuerwerk und anderen Rechnerkomponenten entgegen). Die Ausgabe des Steuerwerks ist eine Folge von getakteten Steuersignalen. Diese enthalten i. d. R. Anweisungen für den Transfer von Registerinhalten oder deren Verknüpfung durch Operanden.

 

Weitere wichtige Elemente sind

 

- die Interrupt-Kontrolleinheit (Interrupt),

 

- der Eingabe-/Ausgabe-Controller (wird oft auch als eigenständige Systemkomponente außerhalb des Prozessors aufgefasst),

 

- die Hauptspeichersteuerung (Memory Management Unit, MMU),

 

- zusätzliche Speicher, insbesondere der Prozessor-Cache, Stapelspeicher usw.

 

- Einheiten für Prefetch, Sprungzielvorhersage (Branch Prediciton) und andere moderne Beschleunigungstechnologien.

 

Der Begriff des Prozessors ist durch die fortschreitende Integration mehrdeutig geworden: Da heute auf einem integrierten Schaltkreis (Chip) 50 Millionen Transistoren und mehr untergebracht werden können, finden sich auf diesem deutlich mehr Funktionen als nur Register, ALU und Steuersignalgenerierung. Die ersten Chips, die einen ganzen Prozessor im obigen Sinn (Rechen- und Steuerwerk) aufnehmen konnten, wurden wegen ihrer kleinen Bauweise Mikroprozessoren genannt. Heutige (Mikro-)Prozessoren besitzen dagegen mehr Komponenten als komplette Großrechner aus der Computerfrühzeit. Darum bezeichnet heute der Begriff »Prozessor« sowohl den zentralen Chip auf der Systemplatine eines Rechners als auch den (nur) aus Rechen- und Steuerwerk bestehenden Kern einer Rechnerarchitektur.

 

Die Geschichte des Mikroprozessor-Chips ist gekennzeichnet durch das exponentielle Wachstum (bzw. Schrumpfen), wie es durch das mooresche Gesetz beschrieben wird - bzw. wie es durch dieses »Gesetz« den Intel-Ingenieuren von ihrem Chef vorgegeben wurde. Wichtige Meilensteine waren

 

- die ersten, von Intel Anfang der 1970er-Jahre herausgebrachten Prozessoren mit einigen Tausend Transistoren und Taktraten zwischen 0,1 und 2 MHz,

 

- die Ende der 1970er-/Anfang der 1980er-Jahre begonnenen Familien der 80x86-Prozessoren von Intel (x86), mit denen der (IBM-kompatible) PC auf den Markt kam, sowie die 68k- oder 680x0-Prozessoren von Motorola, welche die Ära der Macintosh-Rechner begründeten,

 

- die ersten RISC-Prozessoren Anfang der 1990er-Jahre (Alpha-Chip und PowerPC)

 

- sowie die etwa gleichzeitig auf den Markt gekommene Familie Pentium von Intel bzw. Athlon Duron und Hammer (K5/K6/K7/K8) von AMD.

 

Im Markt für PC-Prozessoren hatte Intel lange Zeit ein Quasimonopol, das mit dem von Microsoft im Bereich der Betriebssysteme und Office-Anwendungen vergleichbar war (und auch ursächlich zusammenhing; Wintel). Lediglich die hauptsächlich von Motorola hergestellten Prozessoren für Apple-Rechner konnten ihre Stellung behaupten, während DEC, der Hersteller des Alpha-Chips, von Compaq übernommen wurde und IBM überwiegend auf Großrechner auswich. Erst seit Mitte der 1990er-Jahre ist Intel mit AMD ein ernsthafter Konkurrent erwachsen. Welches der derzeit (Anfang 2002) kurz vor Ende der Entwicklung stehenden Zukunftsmodelle - der Itanium von Intel, die Hammer-Prozessoren (K8) von AMD oder der PowerPC G5 von Motorola - sich durchsetzen wird, ist noch nicht abzusehen. Neben diesen drei Anbietern gibt es noch Modelle u. a. von Cyrix, Samsung (führt das Alpha-Chip-Konzept fort) und IBM v. a. für die obere Leistungsklasse (Workstation).

 

Neben dem Markt für Desktop-Rechner hat der für mobile Computer stetig an Bedeutung gewonnen. Bei diesen Rechnern spielen niedriger Stromverbrauch und, damit zusammenhängend, geringe Wärmeabgabe eine wesentlich größere Rolle, weswegen alle Hersteller mittlerweile entsprechende Mobilcomputervarianten der wichtigsten Prozessoren mit abgesenkten Betriebsspannungen (Core-Spannung) anbieten.

 

 

 

 

Bei manchen Computern, etwa gebraucht gekauften, ist eventuell nicht ganz sicher, welcher Prozessor in ihnen seinen Dienst versieht. BIOS und Betriebssystem (z. B. Windows) geben hier zwar kurze Auskünfte, diese sind aber nicht immer genau, z. B. bei ähnlichen Typen. Genauere Informationen liefern spezielle Prozessor-Identifikationsprogramme wie CPUid, die über das Internet kostenlos heruntergeladen werden können.

Prozessor,

 Software: ein Hilfsmittel, das Quellcode v. a. von problemorientierten Programmiersprachen in ausführbaren Code übersetzt (Übersetzer, Compiler, Interpreter), auch im Bereich CAD/CAM wird ein Hauptprogramm manchmal Prozessor genannt. Der Begriff wird insbesondere bei mehrstufiger Vorgehensweise benutzt (Präprozessor, Postprozessor). Im Betriebssystem DOS wurde die Systemdatei command.com Befehlsprozessor genannt.