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Der Prozessor
Die verschiedenen Prozessordesigns
In der nächsten Tabelle sehen Sie, welcher Prozessor welchen Sockel oder Slot benötigt und an welchen Features Sie ihn erkennen können.
Sockelbezeichnung Prozessortyp Merkmale Sockel 370Celeron (Sockelvariante)Der Sockel ist quadratisch und hat 370 Pins. Auf der linken Seite sind die Ecken?abgeflacht?. Sockel AAMD Thunderbird (Athlon ist der Markenname für eine Reihe von x86-kompatiblen Mikroprozessoren, die von Advanced Micro Devices entwickelt und hergestellt werden), AMD Duron, AMD Athlon XP Der Sockel A (Sockel A ist der CPU-Sockel, der für AMD-Prozessoren vom Athlon Thunderbird bis zum Athlon XP/MP 3200+ und AMD Budget Prozessoren einschließlich Duron und Sempron verwendet wird) ist quadratisch und hat 462 Pins. An den oberen Seitenecken sind sie?abgeflacht?. Zwischen den Löchern befindet sich ein Zwischenraum, um sie zu trennen. Sockel 423 Pentium IVDDer Sockel ist quadratisch und hat 423 Pins. Sie ist länglich. Holen Sie sich Phase, Dekodierphase, Ausführungsphase und Schreibphase. 1)Holen (Holphase): Gegebenenfalls aus dem Speicher in eines der Register laden. Befinden sich die benötigten Informationen nicht im L1-Cache, muss die Busschnittstelle den Speicher adressieren. 2)Dekodieren (Dekodierphase): Die CU betrachtet den Befehl genau, um die Schritte zu klären, die die ALU ausführen muss. Er entscheidet, welche Operationen (logi
sche Verknüpfung, Addition, Subtraktion, etc.) die Recheneinheit durchführen muss. Werden für den Befehl noch Operanden (Daten) benötigt, befiehlt die Steuerung der Adressanlage, die Position der Information zu bestimmen. 3)Ausführen: Die Steuerung wird von der ALU angewiesen, den Vorgang mit den geladenen Informationen durchzuführen. 4)Zurückschreiben: Das Ergebnis der Operation wird in einem der Register oder im Speicher abgelegt. Dies hängt vom Befehl ab. Die CPU sammelt die Daten im L1-Cache, so dass sie später in einem schnellen Blockschreibvorgang in das externe RAM übertragen werden können. Die Steuereinheit (CU) ist die Kommandozentrale der CPU. Es steuert alle Prozesse innerhalb des Prozessors sowie die Kommunikation nach außen. Der Befehlszähler sucht und markiert den nächsten Befehl. Die CU holt diesen markierten Befehl aus dem Arbeitsspeicher/Cache und speichert ihn temporär in einem Register, so dass der CPU-Bus für weitere Aktionen freigegeben wird. Die CU betrachtet dann die einzelnen Bits des Befehls im Befehlsdecoder genau. Die weitere logische und zeitliche Abfolge bei der Ausführung der Befehle ergibt sich aus einem Teil der gesammelten Informationen. Befinden sich darunter dauerhaft implementierte Befehle, werden die entsprechenden Schritte sofort eingeleitet. Bei komplexeren Befehlen wird die Adresse der zugehörigen Steuerinformationen im Mikrocode festgelegt (Microcode ist “eine Technik, die einen Interpreter zwischen der Hardware - und der Architekturebene eines Computers auferlegt”) ROM . Die Prozesssteuerung (Prozesssteuerung ist eine Engineering-Disziplin, die sich mit Architekturen, Mechanismen und Algorithmen beschäftigt, um den Output eines bestimmten Prozesses in einem gewünschten Bereich zu halten) beginnt, wenn alle Informationen gesammelt werden, um das System zu koordinieren. Die Operanden für die arithmetischen Anweisungen werden aus der BIU in die Register geladen. Der Rechner (Ein elektronischer Rechner ist ein kleines, tragbares elektronisches Gerät zur Durchführung von Operationen von der Grundrechenart bis zur komplexen Mathematik) (ALU) ist für die Rechenarbeit in der CPU zuständig. Die ALU wird von der CU gesteuert. Die arithmetische Einheit (Eine arithmetische logische Einheit ist eine kombinatorische digitale elektronische Schaltung, die arithmetische und bitweise Operationen an ganzzahligen Binärzahlen durchführt) holt dann auf Anweisung die beiden Operanden aus dem Registersatz. Diese werden zunächst temporär im Hilfsregister gepuffert, so dass sie während der gesamten Rechenoperation stabil bleiben. Danach wird die von der CU geforderte arithmetische Operation ausgeführt. Das Ergebnis wird im Ergebnisregister zwischengespeichert. Nun kann die ALU zur nächsten Aufgabe übergehen. Zusätzliche Informationen können auch im Statusregister landen (Ein Statusregister, Merkerregister oder Condition Code Register ist eine Sammlung von Status-Flag-Bits für einen Prozessor). Die Adresseinheit (AU) berechnet die Adressen. Dies war nicht immer so, da die ersten Prozessoren über die ALU diese Aufgaben übernahmen. Die AU ist darauf spezialisiert und arbeitet parallel zur ALU. Die Busschnittstelle (BIU) ist die Verbindung zwischen den internen Bussen des Prozessors und der Außenwelt. Die BIU enthält Puffer zur Pufferung von Steuersignalen, Daten und Adressen. Die BIU bietet auch eine Pegelanpassung zwischen dem externen Bussystem und dem CPU-Kern. Der Cache-Speicher ist ein Hochgeschwindigkeitsspeicher, der Daten zwischenspeichert, die der Prozessor häufig benötigt. Die CPU kann schneller auf zwischengespeicherte Daten zugreifen als Befehlssätze und Daten im Hauptspeicher (Computerdatenspeicher, oft auch Speicher oder Speicher genannt, ist eine Technologie, die aus Computerkomponenten und Aufzeichnungsmedien besteht, um digitale Daten zu speichern). Die Speicherkapazität des Caches hat einen direkten Einfluss auf die Leistung des Computers. Da sich der L1-Cache im Prozessorkern befindet (ein Multi-Core-Prozessor ist eine einzelne Rechnerkomponente mit zwei oder mehr unabhängigen tatsächlichen Verarbeitungseinheiten, also Einheiten, die Programmbefehle lesen und ausführen), kann er mit dem Prozessortakt arbeiten. Dies wäre nicht möglich, wenn er extern auf dem Motherboard sitzen würde (Ein Motherboard ist die Hauptplatine, die in universellen Mikrocomputern und anderen erweiterbaren Systemen zu finden ist), sonst würde er mit der Bustaktfrequenz arbeiten (Die Taktfrequenz bezieht sich typischerweise auf die Frequenz, bei der ein Chip wie eine Zentraleinheit, ein Kern eines Mehrkernprozessors, läuft und als Indikator für die Prozessorgeschwindigkeit verwendet wird), die viel langsamer ist als der Prozessortakt. Die eine ist die”Von-Neumann-Architektur” und die andere die Erweiterung durch einen Pipeline-Prozess. Der”Von-Neumann-Rechner” verarbeitet die Befehle sequentiell, d.h. der PC verarbeitet die Befehle oder die aus dem Speicher kommenden Daten Schritt für Schritt und dies mit nur einem Prozessor. Obwohl die Daten aus dem gleichen Speicher kommen, gibt es nur einen Busanschluss für beide. In”Von-Neumann-Architektur (Die von-Neumann-Architektur, die auch als von-Neumann-Modell und Princeton-Architektur bekannt ist, ist eine Computerarchitektur, die auf der 1945 vom Mathematiker und Physiker John von Neumann und anderen im Ersten Entwurf eines Berichts über den EDVAC beschriebenen basiert)” werden die Befehle nacheinander abgearbeitet. Dies ist beim Pipeline-Verfahren nicht der Fall. Die BIU darf einen Befehl aus dem Speicher holen, während die CU ihn noch analysiert. Auf diese Weise wurden zwei Schritte parallel durchgeführt. Diese wird dann auf alle beteiligten Funktionseinheiten übertragen und erhöht so die Anzahl der Teilbearbeitungen. Diese Programme oder ihre einzelnen Komponenten sind in der Regel an die spezifischen Hardwarekomponenten angepasst: die Festplatte (Eine Festplatte, Festplatte, Festplatte oder Festplatte ist ein Datenspeichergerät, das digitale Informationen über eine oder mehrere starre, schnell rotierende, mit magnetischem Material beschichtete Platten speichert und abruft), die CPU, etc. Die Ergebnisse verschiedener Benchmark-Programme sind jedoch nicht mit einem vergleichbar, sondern nur mit den gleichen. Intel (Intel Corporation ist ein amerikanisches multinationales Unternehmen und Technologieunternehmen mit Sitz in Santa Clara, Kalifornien , das von Gordon Moore und Robert Noyce gegründet wurde) hat Hyper-Threading entwickelt, damit der Prozessor mehr seiner Ressourcen nutzt. Die Multiprocessing-Anwendungen können mehrere Threads pro Prozessor gleichzeitig ausführen. Möglich wird dies durch die Hyper-Threading-Technologie (Hyper-Threading ist Intels proprietäre simultane Multithreading-Implementierung zur Verbesserung der Parallelisierung von Berechnungen auf x86-Mikroprozessoren) die im neuen Xeon (The Xeon ist eine Marke von x86-Mikroprozessoren, die von der Intel Corporation entwickelt, hergestellt und vermarktet wird und auf den Nicht-Konsumenten-Workstations-, Server- und Embedded-System-Markt ausgerichtet ist) Prozessoren . Der neue Pentium 4 (Pentium 4 war eine Reihe von Single-Core-Zentraleinheiten für Desktops, Laptops und Einstiegsserver, die von Intel am 20. November 2000 eingeführt und bis zum 8. August 2008 ausgeliefert wurden) teilt dem Betriebssystem mit, dass es einen zweiten Prozessor gibt. Was das Betriebssystem nicht weiß, ist, dass die CPU nur virtuell ist. Ein Thread ist der kleinste ausführbare Teil einer Aufgabe. Eine Aufgabe ist ein sehr kleiner Teil eines Programms, den ein Prozessor sofort verarbeiten kann. Ein Prozessor kann sogar Programmfragmente verarbeiten, die kleiner als Tasks sind. Dies funktioniert nur bis zu einer unteren Grenze, die als Thread bezeichnet wird. Multiprocessing ist die Bezeichnung für einen PC, der mit zwei oder mehr Prozessoren arbeitet. Aber viele denken, dass Sie einen schnelleren Rechner für weniger Geld haben, aber diese Berechnung funktioniert nicht. Die benötigten Mainboards und Chipsätze für MP (Multiprocessing) sind komplexer und werden nur in wenigen Stückzahlen produziert. Hinzu kommt, dass der Systempreis deutlich steigt. Viele Anwendungen laufen mit MP nicht schneller und mit einigen noch langsamer. Jede CPU (Eine Zentraleinheit ist die elektronische Schaltung innerhalb eines Computers, die die Anweisungen eines Computerprogramms ausführt, indem sie die grundlegenden arithmetischen, logischen, Kontroll- und Ein-/Ausgabeoperationen ausführt, die in den Anweisungen angegeben sind) hat vollen Zugriff auf die Ressourcen des Systems. SMP-Systeme können exklusive Ressourcen (z.B. die integrierten Caches der einzelnen CPUs) synchronisieren. SMP-Unterstützung muss vom Betriebssystem erkannt werden (Ein Betriebssystem ist eine Systemsoftware, die Hardware - und Software-Ressourcen verwaltet und gemeinsame Dienste für Computerprogramme bereitstellt) um sie nutzen zu können (Multitasking (Multitasking ist ein Konzept, bei dem mehrere Aufgaben über einen bestimmten Zeitraum gleichzeitig ausgeführt werden) oder Multithreading). MP wird von Windows NT unterstützt (Windows NT ist eine Familie von Betriebssystemen von Microsoft, deren erste Version im Juli 1993 veröffentlicht wurde) 4, Windows 2000 (Windows 2000 ist ein Betriebssystem zur Verwendung auf Client- und Server-Computern) und Windows XP (Windows XP ist ein PC-Betriebssystem, das von Microsoft als Teil der Windows NT-Familie von Betriebssystemen hergestellt wurde). Die Tasks oder Threads können auf die vorhandenen CPUs verteilt werden, aber das funktioniert nur, wenn die Anwendung es unterstützt. Dadurch erhöht sich die Arbeitsgeschwindigkeit. Programme, bei denen der Aufwand für die Synchronisation von Daten und Threads größer ist als die durch die Parallelverarbeitung eingesparte Zeit (Paralleles Rechnen ist eine Art der Berechnung, bei der viele Berechnungen oder die Ausführung von Prozessen gleichzeitig durchgeführt werden) sind nicht für Multithreading geeignet (In der Informatik ist ein Thread der Ausführung die kleinste Folge von programmierten Anweisungen, die unabhängig von einem Scheduler verwaltet werden kann, der normalerweise Teil des Betriebssystems ist). Eine Single-Thread-Variante wäre schneller, auch wenn mehrere CPUs verfügbar wären. Multiprocessing wird häufig dort eingesetzt, wo große Datenmengen in unabhängige Segmente unterteilt werden können, z.B. Statik, Feldberechnung, Strömungsmechanik (Strömungsmechanik ist ein Zweig der Physik, der sich mit der Mechanik von Flüssigkeiten und den Kräften darauf befasst), Bildverarbeitung, etc. In der Beispiel-Bildbearbeitung würde es so aussehen. Das Bild ist in mehrere Teile aufgeteilt und jeder Prozessor verarbeitet einen Teil des Bildes. Wenn die CPUs diese Bereiche bearbeitet haben, werden die Teilergebnisse wieder zusammengesetzt. Fazit: MP zahlt sich nur dann aus, wenn die Anwendungen, mit denen Sie arbeiten wollen, es unterstützen. Es gibt bereits viele MP-fähige Anwendungen im Serverbereich. Für den Heim-PC gibt es kaum Anwendungen oder Spiele, die Multiprocessing unterstützen (Multiprocessing ist der Einsatz von zwei oder mehr Zentraleinheiten innerhalb eines Rechnersystems). Ganzzahlen ohne Vorzeichen (?nicht-negative Ganzzahlen?) sind die natürlichen Zahlen: 0, 1, 2, 3, etc. Ganzzahlen mit Vorzeichen können positiv oder negativ sein: 0, +1,?1, +2,?2, +3,?3, etc. Fließkommazahlen werden durch eine Größenordnung und eine Ziffernfolge dargestellt. Wenn der Dezimalpunkt in der Ziffer erscheint (eine Ziffer ist ein numerisches Symbol, das in Kombinationen zur Darstellung von Zahlen in Positionszahlensystemen verwendet wird), bestimmt die Reihenfolge die Größenordnung. Dies wird Fließkommazahlen genannt, weil das Dezimalzeichen (Ein Dezimalzeichen ist ein Symbol, das dazu dient, den ganzzahligen Teil von dem in Dezimalform geschriebenen Teil einer Zahl zu trennen) sich entsprechend der Größenordnung verschiebt (Eine Größenordnung ist ein ungefähres Maß für die Größe einer Zahl, gleich dem auf eine ganze Zahl gerundeten Logarithmus). B 299887231 würde als Gleitkommazahl dargestellt werden (Gleitkommaarithmetik ist bei der Berechnung die Arithmetik unter Verwendung einer Formeldarstellung von reellen Zahlen als Näherung, um einen Kompromiss zwischen Bereich und Genauigkeit zu unterstützen) mit dreistelliger Genauigkeit durch die Ziffernfolge 300, da 299,9 aufgerundet wird, und die Größenordnung neun durch die Zahl 3000000000000?. Fließkommazahlen können daher sehr große und kleine Zahlen darstellen, aber nicht genau.