Prozessor

Ursprünglich bezeichnete der Begriff einen elektronischen Baustein, der der Steuerung und Regelung dient. Solche Prozessoren befinden sich auch in PC-Komponenten wie Grafikkarten und Druckern. Mittlerweile ist Prozessor die gebräuchliche Bezeichnung für den Mikroprozessor oder Hauptprozessor, also für den Kern des PCs und ähnlicher Computer. Gelegentlich wird auch der Mikroprozessor von Grafikkarten (traditionell: Grafikchip) als Prozessor bezeichnet.

Aufgaben

Der so verstandene Prozessor übernimmt alle wesentlichen Rechen- und Steueroperationen, interpretiert Befehle und führt sie aus. Jeder Prozessor enthält mindestens ein Rechen- und ein Steuerwerk. Der Prozessor führt mit dem Rechenwerk (ALU) Berechnungen durch, mit dem Steuerwerk regelt er den Datenaustausch mit dem Arbeitsspeicher und den übrigen Komponenten. Hinzu kommen Speicherbereiche (Register zum Zwischenspeichern, Befehlszähler sowie fest gespeicherte Befehle, der so genannte Befehlssatz).

Es wird in Rechnern zwischen Zentralprozessoren (CPU) und peripheren Prozessoren (z.B. Coprozessoren) unterschieden

Aufbau

Ein Prozessor besteht heute meist aus einem einzigen Chip, der etwa einen Quadratzentimeter oder ein wenig größer ist - daher rührt auch die Bezeichnung Mikroprozessor. Der eigentliche Chip steckt in einem Gehäuse aus Keramik und/oder Kunststoff. Je nach Ausführung verwendet der Prozessor entweder einen Sockel (Bauweise Quad Row mit Kontaktstiften) oder aber einen Steckplatz (Slot 1 usw.). Im zweiten Fall ist der Prozessor mit anderen Komponenten zu einem Modul vereinigt und passt nicht in einen Sockel.

Auf neueren und besonders leistungsfähigen Prozessoren befindet sich oft ein Kühlkörper oder ein eigener Lüfter, der dafür sorgt, dass die Betriebstemperatur nicht zu stark steigt.

Der Pentium II und III sowie vergleichbare Konkurrenzmodelle werden nicht als einzelner Chip gebaut, sondern als Modul, auf dem sich meist auch der Level-2-Cache befindet.

Einteilung

Der Chip des Prozessors ist eine hochintegrierte Schaltung, die mittlerweile mehrere Dutzend Millionen Transistorfunktionen enthält (die Typen 8086 und 68000 enthielten noch einige Zehntausend). Prozessoren werden vor allem danach unterschieden, wie viele Bit sie gleichzeitig verarbeiten können (so genannte Busbreite). Danach gibt es zur Zeit 8-Bit-Prozessoren (z.B. 8088), 16-Bit-Prozessoren (z.B. 80286), 32-Bit-Prozessoren (z.B. 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III, 68030, 68040, G3, G4) und 64-Bit-Prozessoren (z.B. Alpha-PC, Merced / Itanium). Zudem werden Prozessoren nach ihrem Befehlssatz unterschieden, und zwar in CISC-Prozessoren und RISC-Prozessoren. Viele, v.a. etwas ältere Prozessoren sind CISC-Prozessoren; die neueren RISC-Prozessoren haben einen verringerten Befehlssatz und daher ein höheres Arbeitstempo.

Auf der Hauptplatine eines PCs befindet sich immer ein Prozessor des Typs 80x86/Pentium (Intel und kompatible, etwa von AMD und Cyrix, vom 8086 bis hin zum Pentium). Apple-Computer (Macintosh) sind demgegenüber mit Prozessoren des Typs 680x0 (Motorola) bzw. Power PC (Power Mac, iMac) ausgestattet. Vom Typ des Prozessors hängt ab, welches Betriebssystem und welche Anwendungssoftware benutzt werden kann und muss.

Taktfrequenz

Wie schnell ein Prozessor arbeitet - und wie hoch damit die Rechenleistung eines Computers ist - hängt neben seiner Busbreite vor allem von der Taktfrequenz ab. Gemeint ist damit zunächst die interne Taktfrequenz, mit der die Befehle im Prozessor verarbeitet werden. Die externe Taktfrequenz, mit der der Prozessor z.B. den Arbeitsspeicher oder andere Komponenten ansteuert, liegt immer deutlich unter der internen. Hohe Taktfrequenzen verursachen oft eine große Wärmeentwicklung und führen auch dazu, dass Prozessoren und Leitungen wie Sender wirken und z.B. störende Funkwellen aussenden. Deshalb sind besondere Maßnahmen zur Kühlung und Abschirmung nötig.