Was ist ein Prozessorkern? [MakeUseOf erklärt]

Jeder Computer verfügt über einen Prozessor, unabhängig davon, ob es sich um einen Prozessor mit kleiner Effizienz oder um ein leistungsstarkes Kraftpaket handelt, oder er könnte nicht funktionieren. Natürlich ist der Prozessor, auch CPU oder Central Processing Unit genannt, ein wichtiger Teil eines funktionierenden Systems, aber es ist nicht der einzige.

Heutige Prozessoren sind fast alle mindestens aus zwei Kernen, was bedeutet, dass der gesamte Prozessor selbst zwei separate Kerne enthält, mit denen er Informationen verarbeiten kann. Aber was sind Prozessorkerne und was genau machen sie??

Was sind Kerne??

Ein Prozessorkern ist eine Verarbeitungseinheit, die Anweisungen zum Durchführen bestimmter Aktionen einliest. Die Anweisungen sind miteinander verkettet, sodass sie, wenn sie in Echtzeit ausgeführt werden, die Computererfahrung ausmachen. Wörtlich alles, was Sie auf Ihrem Computer tun, muss von Ihrem Prozessor verarbeitet werden. Immer wenn Sie einen Ordner öffnen, ist Ihr Prozessor erforderlich. Wenn Sie ein Word-Dokument eingeben, erfordert dies auch Ihren Prozessor. Das Zeichnen der Desktop-Umgebung, der Fenster und der Spielgrafik ist die Aufgabe Ihrer Grafikkarte - diese enthält Hunderte von Prozessoren, um schnell und gleichzeitig an Daten zu arbeiten -, aber in gewissem Maße wird auch Ihr Prozessor benötigt.

Wie sie arbeiten

Die Designs der Prozessoren sind äußerst komplex und variieren stark zwischen Unternehmen und sogar Modellen. Ihre Architekturen - derzeit “Ivy Bridge” für Intel und “Piledriver” für AMD - werden ständig verbessert, um auf kleinstem Raum und bei geringem Energieverbrauch die größtmögliche Leistung zu bieten. Trotz aller architektonischen Unterschiede durchlaufen Prozessoren bei jeder Verarbeitung von Anweisungen vier Hauptschritte: Abrufen, Dekodieren, Ausführen und Zurückschreiben.

Holen

Der Abrufschritt ist das, was Sie erwarten. Hier ruft der Prozessorkern Anweisungen ab, die auf ihn warten, üblicherweise aus einer Art Speicher. Dies könnte RAM beinhalten, aber in modernen Prozessorkernen warten die Anweisungen normalerweise bereits auf den Kern im Prozessor-Cache. Der Prozessor hat einen Bereich, der Programmzähler genannt wird, der im Wesentlichen als Lesezeichen fungiert und dem Prozessor mitteilt, wo der letzte Befehl endete und der nächste Befehl beginnt.

Dekodieren

Sobald die unmittelbare Anweisung abgerufen wurde, wird sie dekodiert. Anweisungen betreffen oft mehrere Bereiche des Prozessorkerns - wie etwa die Arithmetik - und der Prozessorkern muss dies herausfinden. Jeder Teil hat einen sogenannten Opcode, der dem Prozessorkern mitteilt, was mit den darauf folgenden Informationen zu tun ist. Wenn der Prozessorkern das alles herausgefunden hat, können die verschiedenen Bereiche des Kerns selbst zum Einsatz kommen.

Ausführen

Der Ausführungsschritt ist, wo der Prozessor weiß, was er tun muss, und tatsächlich ausgeführt wird. Was genau hier passiert, hängt stark davon ab, welche Bereiche des Prozessorkerns verwendet werden und welche Informationen eingegeben werden. Beispielsweise kann der Prozessor Arithmetik innerhalb der ALU oder Arithmetic Logic Unit ausführen. Dieses Gerät kann an verschiedene Ein- und Ausgänge angeschlossen werden, um Crunch-Nummern zu erhalten und das gewünschte Ergebnis zu erhalten. Die Schaltkreise in der ALU sind alle magisch und es ist ziemlich kompliziert zu erklären, also lasse ich das für Ihre eigene Forschung, wenn Sie interessiert sind.

Schreib zurück

Der letzte Schritt, der als Rückschreiben bezeichnet wird, speichert das Ergebnis dessen, was gerade bearbeitet wurde, einfach wieder im Speicher. Wo genau die Ausgabe hingeht, hängt von den Anforderungen der laufenden Anwendung ab, bleibt jedoch häufig für einen schnellen Zugriff in den Prozessorregistern, da sie in den folgenden Anweisungen häufig verwendet wird. Von dort wird es erledigt, bis Teile dieser Ausgabe erneut verarbeitet werden müssen, was bedeuten kann, dass sie in den RAM-Speicher gelangen.

Es ist nur ein Zyklus

Dieser gesamte Prozess wird als Befehlszyklus bezeichnet. Diese Befehlszyklen laufen unglaublich schnell ab, besonders jetzt, da wir leistungsstarke Prozessoren mit hohen Frequenzen haben. Darüber hinaus führt unsere gesamte CPU mit ihren mehreren Kernen dies auf jedem Kern aus, sodass die Daten ungefähr so ​​viel schneller verarbeitet werden können, wie die CPU über Kerne verfügt, als wenn nur ein Kern mit ähnlicher Leistung vorhanden wäre. CPUs haben auch optimierte Befehlssätze, die fest mit der Schaltung verbunden sind, wodurch bekannte Befehle beschleunigt werden können. Ein beliebtes Beispiel ist SSE.

Fazit

Vergessen Sie nicht, dass dies eine sehr einfache Beschreibung der Prozessoren ist - in Wirklichkeit sind sie viel komplexer und tun viel mehr, als wir uns vorstellen. Der aktuelle Trend ist, dass Prozessorhersteller versuchen, ihre Chips so effizient wie möglich zu machen, und dazu gehört auch das Schrumpfen der Transistoren. Ivy Bridge Was Sie über Intel Ivy Bridge wissen müssen [MakeUseOf Explains] Was Sie über Intel Ivy Bridge wissen müssen [MakeUseOf Explains] Intel hat gerade seinen neuen aktualisierten Prozessor mit dem Codenamen Ivy Bridge für beide Desktops und Laptops veröffentlicht. Diese neuen Produkte werden unter der 3000er-Serie aufgelistet und Sie können zumindest einige von ihnen kaufen… Die Transistoren von Read More sind nur 22nm lang, und bis die Forscher an ein physikalisches Limit stoßen, ist noch einiges zu tun. Stellen Sie sich all diese Verarbeitung auf so kleinem Raum vor. Wir werden sehen, wie sich die Prozessoren verbessern, wenn wir so weit kommen.

Wo glauben Sie, dass die Prozessoren als nächstes gehen werden? Wann rechnen Sie mit Quantenprozessoren, insbesondere in persönlichen Märkten? Lass es uns in den Kommentaren wissen!

Bildnachweis: Olivander, Bernat Gallemí, Dominik Bartsch, Ioan Sameli, Nationale Nukleare Sicherheitsverwaltung

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