Was ist ein Prozessor?

Was ist ein Prozessor?

Stellen Sie sich vor, Sie sind der Dirigent eines Orchesters. Sie haben all diese Musiker vor sich – die Geigen, die Trompeten, die Pauken – und es ist Ihre Aufgabe, sicherzustellen, dass sie alle zur richtigen Zeit die richtigen Noten spielen. Sie lesen die Partitur und geben den Takt vor, damit das gesamte Orchester harmonisch zusammenarbeiten kann.

Ein Prozessor – oder in voller Länge ein Mikroprozessor – ist im Grunde genommen der Dirigent Ihres Computers. Er liest die “Partitur” (das sind die Befehle, die in der Maschinensprache des Computers geschrieben sind), und er sorgt dafür, dass alle anderen Teile des Computers – der Arbeitsspeicher, die Festplatte, die Grafikkarte und so weiter – zur richtigen Zeit das tun, was sie tun sollen.

Jetzt, wo wir das Bild des Orchesters haben, lassen Sie uns ein wenig tiefer graben. Ein Prozessor besteht aus Millionen, manchmal sogar Milliarden, von winzigen Schaltern, die Transistoren genannt werden. Diese Transistoren können ein- und ausgeschaltet werden, und durch das Kombinieren von vielen Transistoren kann der Prozessor komplexe Aufgaben erledigen.

Stellen Sie sich vor, Sie hätten ein Orchester mit Milliarden von Musikern, und Sie könnten jeden einzelnen von ihnen dazu bringen, genau das zu tun, was Sie wollen, genau wann Sie es wollen. Das ist im Grunde genommen, was ein Prozessor tut!

Und genau wie ein guter Dirigent kann ein guter Prozessor das Orchester sehr schnell dirigieren. Die Geschwindigkeit, mit der ein Prozessor Befehle ausführen kann, wird in Hertz gemessen. Ein Prozessor, der mit einer Geschwindigkeit von 1 Gigahertz arbeitet, kann eine Milliarde Befehle pro Sekunde ausführen. Das ist eine Menge Musik!

Also, das ist die Grundidee. Ein Prozessor ist der Dirigent Ihres Computers, der dafür sorgt, dass alles reibungslos und effizient abläuft. Und genau wie ein Dirigent muss er die Partitur lesen können, den Takt vorgeben und alle Musiker koordinieren. Nur dass in diesem Fall die “Musiker” Transistoren sind und die “Musik” die Befehle sind, die der Computer ausführen muss.

Generiert mit feyn.AI

Es gibt unterschiedliche Arten von Prozessoren.

x86-Prozessoren werden von Unternehmen wie Intel und AMD hergestellt und sind die am weitesten verbreiteten Prozessoren für Desktop- und Laptop-Computer. Sie sind auch in vielen Servern zu finden.

AMD (Advanced Micro Devices) Prozessoren sind eine Marke von Mikroprozessoren, die von der Firma AMD hergestellt werden. Sie werden hauptsächlich in Computern und Servern verwendet. AMD hat eine lange Geschichte in der Herstellung von Prozessoren und hat im Laufe der Jahre viele verschiedene Prozessorreihen veröffentlicht, darunter Athlon, Ryzen und Epyc. AMD Prozessoren sind vor allem bekannt für ihre starke Leistung im Vergleich zu ihrem Preis. Sie sind oft eine beliebte Wahl für Gamer und Content-Ersteller, die eine hohe Leistung zu einem erschwinglichen Preis suchen.

ARM-Prozessoren werden hauptsächlich von der Firma ARM Holdings entwickelt und sind in vielen mobilen Geräten wie Smartphones, Tablets und tragbaren Computern zu finden. Sie sind besonders stromsparend und eignen sich daher hervorragend für tragbare Geräte mit geringem Stromverbrauch.

CISC (Complex Instruction Set Computer) Prozessoren sind eine Art von Mikroprozessoren, die für ihre komplexen und umfangreicheren Befehlssatzes bekannt sind. Im Gegensatz dazu haben RISC (Reduced Instruction Set Computer) Prozessoren, weniger und einfachere Befehle. CISC Prozessoren werden in traditionellen PCs und Laptops verwendet, sowie in einigen Embedded-Systemen. Ein Beispiel für CISC-Prozessoren sind die x86-Prozessoren von Intel und AMD, die in den meisten Desktop- und Laptops verwendet werden. CISC-Prozessoren sind bekannt für ihre Kompatibilität und Abwärtskompatibilität, da sie eine breitere Palette von Befehlen unterstützen und mit älterer Software arbeiten können. Sie sind jedoch weniger effizient als RISC Prozessoren und benötigen mehr Energie und Zeit für die Ausführung von Befehlen.

IBM Power-Prozessoren. Diese Prozessoren werden hauptsächlich in IBM-Systemen und großen Unternehmensrechnern eingesetzt. Sie bieten eine hohe Leistung und Skalierbarkeit.

Intel Prozessoren sind eine Marke von Mikroprozessoren, die von der Firma Intel hergestellt werden. Sie werden hauptsächlich in Computern und Servern verwendet. Intel hat eine lange Geschichte in der Herstellung von Prozessoren und hat im Laufe der Jahre viele verschiedene Prozessorreihen veröffentlicht, darunter Pentium, Core und Xeon. Intel Prozessoren sind bekannt für ihre Leistung und Zuverlässigkeit. Sie sind oft die Wahl von Unternehmen und professionellen Anwendern, die hohe Leistung und Zuverlässigkeit benötigen. Sie sind auch in vielen Laptops und Ultrabooks verbaut.

MIPS-Prozessoren. Diese Prozessoren werden hauptsächlich in Embedded-Systemen und Netzwerkgeräten verwendet. Sie sind sehr energieeffizient und haben einen geringeren Leistungsbedarf als x86-Prozessoren.

RISC (Reduced Instruction Set Computer) Prozessoren sind eine Art von Mikroprozessoren, die für ihre einfachen und wenigen Befehle bekannt sind. Im Gegensatz dazu haben CISC (Complex Instruction Set Computer) Prozessoren, wie zum Beispiel x86-Prozessoren von Intel und AMD, eine größere Anzahl von Befehlen. RISC Prozessoren werden in einer Vielzahl von Geräten verwendet, einschließlich Smartphones, Tablets, Netzwerkeinrichtungen und Embedded-Systemen. RISC Prozessoren sind bekannt für ihre Effizienz, da sie weniger Energie verbrauchen und schneller arbeiten als CISC Prozessoren. Sie sind auch einfacher zu entwickeln und zu debuggen.

SPARC-Prozessoren: Diese Prozessoren werden hauptsächlich in Systemen von Oracle und Fujitsu eingesetzt. Sie bieten eine hohe Leistung und Skalierbarkeit.

Z-Prozessoren: Diese Prozessoren werden hauptsächlich in Mainframes und großen Unternehmensrechnern eingesetzt. Sie bieten eine sehr hohe Leistung und Skalierbarkeit.

Es gibt auch andere nicht so bekannte Prozessoren und Architekturen, die für bestimmte Anwendungen und Märkte entwickelt wurden.

Einige der wichtigsten Besonderheiten von Prozessoren sind:

• Kerne:
  Ein Prozessor kann mehrere Kerne haben, die parallel arbeiten können, um die Leistung des Computers zu erhöhen.

• Taktfrequenz: Die Taktfrequenz gibt an, wie schnell der Prozessor arbeitet. Sie wird in Hertz (Hz) gemessen und bestimmt wie schnell der Prozessor Befehle ausführen kann.

• Cache:
  Ein Cache ist ein kleiner, schneller Arbeitsspeicher, der auf dem Prozessor selbst liegt. Der Cache speichert oft verwendete Daten und Befehle, um die Leistung des Prozessors zu erhöhen.

• Integrierte Grafikeinheit:
  Einige Prozessoren haben eine integrierte Grafikeinheit, die die Leistung der Grafikaufgaben übernimmt, ohne dass eine separate Grafikkarte benötigt wird.

• Stromverbrauch:
  Einige Prozessoren sind besser für den Stromverbrauch optimiert und eignen sich daher besser für tragbare Geräte oder Server, die mit minimalem Stromverbrauch arbeiten müssen.

• Virtualisierung:
  Einige Prozessoren haben Unterstützung für Virtualisierung, was es ermöglicht, mehrere Betriebssysteme auf einem einzigen Computer parallel auszuführen.

• 64-bit-Unterstützung:
  Einige Prozessoren unterstützen 64-bit-Technologie, die es ermöglicht, mehr Arbeitsspeicher zu verwenden und die Leistung von Anwendungen zu erhöhen.

Cache ist ein Teil des Arbeitsspeichers eines Computers, der als Zwischenspeicher verwendet wird, um Daten und Anweisungen schnell zu speichern und abzurufen.

Der Cache (L1, L2 und L3) ist ein integraler Bestandteil der CPU (Central Processing Unit). Der Cache ist ein schneller und kleiner Speicherbereich in der Nähe der CPU, der Daten und Anweisungen bereithält, die häufig verwendet werden. Dadurch kann die CPU diese Daten und Anweisungen schneller und effizienter abrufen, was die Gesamtleistung des Systems verbessert.

L1, L2 und L3 beziehen sich auf die Hierarchie von Caches, wobei jeder Cache-Level eine größere Kapazität und längere Latenzzeiten als das vorherige Level hat.

• L1 Cache
  ist der schnellste und kleinste Cache, der direkt auf die CPU (Central Processing Unit) zugreifen kann.

• L2 Cache
  ist ein größerer Cache, der langsamer als der L1 Cache, aber schneller als der Arbeitsspeicher ist.

• L3 Cache
  ist ein noch größerer Cache, der bei Bedarf die Last von L1 und L2 Cache übernimmt.

Zusammen arbeiten die Cache-Level, um die Geschwindigkeit des Systems zu erhöhen, indem sie oft verwendete Daten und Anweisungen schnell bereitstellen.

Externer Cache bezieht sich auf den Cache-Speicher, der außerhalb des Prozessors oder der CPU liegt. Der Cache wird in der Regel auf einem separaten Chip oder einer separaten Platine platziert und ist über einen separaten Bus mit der CPU verbunden. Der externe Cache kann größer sein als der interne Cache, da er nicht auf dem Prozessor-Chip untergebracht werden muss und kann somit mehr Daten zwischenspeichern. Externer Cache kann die Leistung des Prozessors verbessern, da er schnelleren Zugriff auf häufig verwendete Daten ermöglicht und die Belastung des Hauptspeichers verringert.

• Anzahl der Kerne:
  Je mehr Kerne ein Prozessor hat, desto mehr Aufgaben kann er gleichzeitig ausführen und desto leistungsfähiger ist er.

• Taktfrequenz:
  Die Taktfrequenz gibt die Anzahl der Schaltzyklen pro Sekunde an, die der Prozessor ausführen kann. Je höher die Taktfrequenz, desto schneller kann der Prozessor arbeiten.

• Cache-Größe:
  Der Cache ist ein schneller Speicher, der vom Prozessor genutzt wird, um häufig verwendete Daten schneller abrufen zu können. Je größer der Cache, desto besser die Leistung des Prozessors.

• Unterstützte Technologien:
  Moderne Prozessoren unterstützen Technologien wie Hyper-Threading, Virtualisierung, 64-Bit-Unterstützung, etc.

• Kompatibilität mit dem Motherboard:
  Stellen Sie sicher, dass der Prozessor mit dem Motherboard kompatibel ist, das Sie verwenden möchten.

• Preis-Leistungs-Verhältnis:
  Überprüfen Sie das Preis-Leistungs-Verhältnis, um sicherzustellen, dass Sie das bestmögliche Angebot für Ihr Budget erhalten.

Beim Einbau einer CPU müssen einige Schritte sorgfältig beachtet werden, um Fehler und Schäden am Computer zu vermeiden:

1. Vorbereitung:
   Stellen Sie sicher, dass der Computer ausgeschaltet und von der Stromversorgung getrennt ist. Entfernen Sie auch alle Kabel und Geräte, die an den Computer angeschlossen sind.

2. Öffnen des Computers:
   Entfernen Sie die Schrauben und öffnen Sie den Computer, um Zugang zum Motherboard zu erhalten.

3. Identifizieren des Sockels:
   Identifizieren Sie den Sockel, in den die CPU eingesetzt wird, und entfernen Sie das Haltegerät oder die Klips, die das Sockelhaltegerät fixieren.

4. Sicherungshebel öffnen:
   Öffnen Sie den Hebel, der Die CPU sichert.

5. Vorsichtiges Entfernen der alten CPU:
   Entfernen Sie die alte CPU vorsichtig aus dem Sockel. Beachten Sie, dass es sich um ein elektronisches Gerät handelt und dass Sie es mit äußerster Vorsicht und ohne Gewaltanwendung handhaben müssen.

6. Installation der neuen CPU:
   Tragen Sie die Wärmeleitpaste^[1] zwischen dem Prozessor (CPU) und dem Kühler (Heatsink) auf, um eine bessere Wärmeübertragung zu ermöglichen. Dies hilft, den Prozessor bei hoher Belastung vor Überhitzung zu schützen und die Lebensdauer des Systems zu verlängern. Es ist wichtig, die Wärmeleitpaste sorgfältig aufzutragen, um eine gleichmäßige Verteilung zu gewährleisten und eine optimale Wärmeleitfähigkeit zu erreichen.

   Setzen Sie die neue CPU vorsichtig in den Sockel ein. Stellen Sie sicher, dass die CPU korrekt eingerastet ist und dass die Klips oder das Haltegerät an ihrem Platz sind. 

7. Sicherungshebel schließen:
   Schließen Sie den Hebel, der Die CPU sichert.

8. Schließen des Computers:
   Schließen Sie den Computer und befestigen Sie die Schrauben. Schließen Sie alle Kabel und Geräte wieder an und schalten Sie den Computer ein.

9. Überprüfung:
   Überprüfen Sie nach dem Neustart des Computers, ob die neue CPU erkannt wurde und ob alle Funktionen einwandfrei funktionieren.

Es ist wichtig, beim Einbau einer CPU sehr vorsichtig zu arbeiten, um Fehler und Schäden am Computer zu vermeiden. Es wird empfohlen, den Einbau einer CPU von einem Fachmann durchführen zu lassen, falls man keine Erfahrung in diesem Bereich hat.

^[1] Die Wärmeleitpaste, auch Thermal Compound oder Thermal Interface Material genannt, dient dazu, den Wärmeübergang von einer heißen Komponente wie einer CPU oder GPU zu einem Kühlkörper wie einem Lüfter oder einer Wasserkühlung zu verbessern. Dies verbessert die Wärmeableitung und hilft, Überhitzungsprobleme zu vermeiden. Die Wärmeleitpaste wird zwischen die Komponente und den Kühlkörper aufgetragen, um den Kontakt zu verbessern und eine gleichmäßigere Übertragung von Wärme sicherzustellen.