Central Processing Unit (CPU) ist der zentrale Prozessor eines Computers, der die ganzen Bestandteile steuert.
Entwicklung
Die ersten CPUs wurden auf Relais aufgebaut wie z.B. bei der Zuse Z3. Dann kamen die Elektronenröhren wie beim Eniac. In den 50er Jahren wurde die unzuverlässige Elektronenröhre von Transistoren verdrängt, die auch den Vorteil hatten, dass sie den Stromverbrauch senkten. Die Hauptprozessoren konnten dank der Verfügbarkeit von Integrierten Schaltungen weiter verkleinert werden. Die CPUs konnten bald in einen einzelnen Schaltschrank eingebaut werden, was zum Begriff "Mainframe" (Hauptrahmen bzw. Hauptschrank) führte. Die steigende Integrationsdichte führte Anfang der 70er Jahre dazu, dass die ersten Hauptprozessoren gebaut wurden, die auf einem einzelnen Chip Platz hatten, DEM MICROPROZESSOR. Einer Legende nach sagte ein IBM-Ingenieur über den ersten Microprozessor: “Nett, aber wozu soll das gut sein?“.
Funktionale Einheit
Die CPU besteht prinzipiell aus den Funktionsgruppen Register, Recheneinheit (ALU - Arithmetic Logic Unit), Adresseinheit und Befehlscode. Die Adresseinheit ist dafür zuständig, Befehle und Daten aus dem Speicher zu lesen oder zu schreiben. Befehle werden vom Befehlsdecoder verarbeitet, der dann die Einheiten richtig steuert. Daten werden im Register für die unmittelbare Verarbeitung gespeichert. Gegenüber dem Speicher ist der Zugriff auf Daten im Register meist erheblich schneller. In den heutigen CPUs sind meistens die Funktionseinheiten sehr viel feiner unterteilt. Außerdem sind es mehrfach ausgeführte Einheiten, die das gleichzeitige Abarbeiten mehrerer Befehle erlauben.
Einfache oder komplexe Befehle
Die Leistungsfähigkeit der Halbleitertechnik nahm immer mehr zu und es entstanden CPUs mit immer komplexeren Befehlssätzen. Dadurch wurden die Befehlseinheiten der CPU zu einem Engpass. Diese Art von Befehlssätzen werden als CISC oder “Complex Instruction Set Computing“ bezeichnet. Als Reaktion darauf entstand in den 80er Jahren das RISC Konzept. Dort wurde die Zahl der Befehle reduziert und die Befehlseinheit deutlich vereinfacht - wodurch man schneller arbeiten kann. Bei den heutigen CPUs ist die Unterscheidung zwischen RISC und CISC kaum möglich.
