Von Colin Sprenger, Mischa Lehner und Siril Joho Prozessor Von Colin Sprenger, Mischa Lehner und Siril Joho

Ablauf Die Geschichte des Prozessors Funktionsweise/Aufbau 1930er Busse Register Speicherverwaltung/Cache/ Speicherzelle Adressleitung/Datenleitung Untereinheit Dekodierung Befehlszähler Steuerwerk Zustandsflag Transistor Verzweigungsbefehle MUX/Multiplexer DEMUX/Demultiplexer Schema eines Prozessors 10 Schritte bis Prozessende Ablauf

Die Geschichte des Prozessors

1930er Rechenwerk aus Relais Relais betrieben von magnetischer Energy Zuse Z3 erster funktionierender Rechner weltweit Standarts langsame und störungsanfällige Rechner 1930er

1940er Baujahr des ENIAC Electronic Numerical Integrator and Computer Zu Deutsch: Elektronischer numerischer Integrator und Computer Erster universeller Rechner Gebraucht von US- Armee für balistische Tabellen Bis zu 10m lang Schneller und weniger Störungsanfälle Hauptspeicher und CPU-Register auf Magnettrommel 1940er

1950er Erste Erwähnung der CPU Transistor als Stromleiter Wichtigstes aktive Bestandteil Transistoren ermöglichten Mikroelektronik Englisches Kofferwort: transfer resistor Entspricht steuerbarem elektrischem Widerstand 1950er

1970er Zwangs Integration von allen Funktionen auf Prozessor Mikroprozessor entsteht Schlechtes Feedback über Mikroprozessor 1970er

Entstehung des Coprozessors im Hauptprozessor 1980er

Entstehung des Grafikprozessor im Hauptprozessor 2000er

Funktionsweisen und Aufbau

Der Steuerbus ist zuständig, dass Aufgaben des Buses funktionieren Er ist das Betriebssystem des Bussystem Adressbus überträgt Speicheradressen Datenbus überträgt Daten Überträgt mit Punkt zu Punkt System(kann nur in eine Richtung übertragen) Busse

Befehlsregister Auch Programmregister Englisch: Instruction Register Speichereinheit und ein Teil der Steuereinheit Empfängt Programmbefehle und speichert sie in einem Zwischenspeicher Befehlsregister

Auch Zustandsregister oder Programmstatuswort oder Flagregister Eng. Condition code register or program statusword Zeigen den Status der zuletzt durchführten Rechenoperation Statusregister

Speicherverwaltung/ Cache/Speicherzelle Hierarchie 64-bit Architektur ist 64*64 Bit gross Im Betriebssystem integriert Weist Prozessen Speicherplatz zu Cache Schneller Speicher Kleine Speicherkapazität Puffer zwischen Arbeitsspeicher und Prozessor Beschleunigt häufig verwendete Programme Speicherzelle RAM HDD SSD M.2 SSD Speicherverwaltung/ Cache/Speicherzelle

Funktionseinheiten ALU Register Busse Cache Speicherverwaltung Steuerwerk Rechenwerk Dekodierung: Entschlüsselung von Nachrichten Funktionseinheiten

Entschlüsselung von Nachrichten Dekodierung

Befehlszähler Auch Programmzähler eng. Programcounter Spezielles Register innerhalb eines Hauptprozessors Ladet Befehle Befehlszähler

Steuerwerk Auch Programmsteuerwerk oder Leitwerk Eng. Control Unit Steuert den Ablauf der Befehlsbearbeitung Sendet und empfängt Steuersignale von Funktionseinheiten Steuerwerk

Zustandsflag Auch Programmsteuerwerk oder Leitwerk Eng. Control Unit Steuert den Ablauf der Befehlsbearbeitung Sendet und empfängt Steuersignale von Funktionseinheiten Zustandsflag

Gehirnzellen der Prozessoren Binär Code stellt eine 1 oder eine 0 dar Äussere Schicht Kollektor und Emitter genannt Mittlere Schicht sehr dünn N=Neutronenschicht P=Protonenschicht Neutronenschicht besteht aus Silizium und Arsen Atomen Protonenschicht besteht aus Silizium und Gallium Atomen Schwellwert von 0,6 – 0,7 Volt Transistor/PNP/NPN

Verzweigungsbefehle Programmierung ohne Programmabschnitt Bedingung+Codeabschnitt= bedingte Anweisung Verzweigungsbefehle

MUX Schaltet parallele Signale auf serielle Signale Mehrere Eingänge Ein Ausgang MUX

DEMUX Schaltet serielle Signale auf parallele Signale Ein Eingang Mehrere Ausgänge Digitale Signale bestimmen den Ausgang DEMUX

Schema eines Prozessors

10 Schritte bis Prozessende