Prozessoren Ein Referat von Maximilian Reisner

Inhalt  Erklärung  Grundbestandteile  Prinzipielle Arbeitsweise eines Prozessors  Werkstoffe  Umweltfreundliche CPUs  Design und Fertigung

Erklärung  Ein Prozessor steuert andere elektronische Schaltungen  Dabei treibt er einen Prozess oder Algorithmus voran  Am populärsten sind sie als zentrale Recheneinheit eines Computers wo sie die Befehle(Software) ausführen  Auch gibt es sie als Mikrocontroller in Eingebetteten Systemen(Waschmaschine, Ticketautomat, …)

Grundbestandteile  Rechenwerk  Steuerwerk inkl. Adresswerk  Register  Speichermanager(MMU) zur Verwaltung des Arbeitsspeichers  Neben diesen Hauptbestandteilen gibt es noch Gleitkomma Prozessoren, Sound Prozessoren und Grafikprozessoren

Prinzipielle Arbeitsweise eines Prozessors  Sind unterteilt in drei haupt Phasen:  Fetch-Phase  Decodier-Phase  Execute-Phase

Fetch-Phase  Holt den nächsten Maschinenbefehl aus dem Hauptspeicher und speichert ihn in das Befehlsregister IR.  Die zum Laden notwendige Adresse steht im Befehlszähler PC.

Decodier-Phase  Analysier den im IR stehenden Maschinenbefehl.  Die zur Analyse notwendigen Informationen sind im Wesentlichen im Operationscode enthalten.

Execute-Phase  Führt den Maschinenbefehl aus

Werkstoffe  Heutzutage bestehen die meisten CPUs aus mehreren übereinander gelegten Schichten aus dotiertem Silicium  Die Millionen von Transistoren bilden, deren Schaltvorgänge die Rechenleistung bereitstellen.

 Heutige Prozessoren schalten ungenutzte Funktionsgruppen ab und reduzieren den Stromverbrauch bei geringer Auslastung  Andere Möglichkeit:  Bei vielen Servern wirkt es sich kaum auf die Gesamtleistung aus, wenn die CPU etwas langsamer ist. Wenn man eine 3- GHz-CPU mit einem Takt von 1,5 GHz betreibt, sinkt deren Leistungsbedarf auf die Hälfte. Umweltfreundliche CPUs

Design und Fertigung  Prozessoren werden auf ihr Anwendungsgebiet angepasst  Anschließend wird ein möglichst effizienter Mikrocode entwickelt, der optimal an Randbedingungen wie Cachegrößen, Speicherbandbreite und -latenzen sowie die internen Funktionseinheiten angepasst wird.  Danach werden die Leiterbahnen geroutet(optimale Anordnung mit möglichst wenigen Transistoren)  Dies geschieht unter reinsten Bedingungen da schon kleine Partikel die leiterbahnen kurzschließen können

Design und Fertigung  Da Routingprobleme nie vollständig gelöst werden können werden hier nur Annäherungslösungen gefunden  In der Endkontrolle werden sie auf Taktfestigkeit klassifiziert  Hier wird besonders auf laufzeitkritische Signale geachtet um Fehler durch Signalverzögerung (Speed Paths) zu verhindern  Dies alles geschieht mit einem für jeden Prototypen individuell entwickelten Pestprogramm

Das war meine Präsentation ich hoffe sie hat euch gefallen. Danke für eure Aufmerksamkeit!