Hardware (Subject) / CPU (Lesson)

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• Was heißt CPU? Central Prozessor Unit
• Aus welchen Funktionsgruppen bestehen CPU´S? Register Recheneinheit (ALU - Arithmetic Logic Unit) Befehlsdecoder Adresseinheit Steuerwerk    
• Welche Aufgabe erfüllt die Adresseinheit? Befehle und Daten aus dem Speicher zu lesen bzw in diesen zu schreiben
• Welche Aufgabe erfüllt der Befehlsdecoder? Befehle verarbeiten, welche die anderen Einheiten entsprechend steuern
• Welche Aufgabe erfüllen die Register? Daten für die unmittelbare Verarbeitung zu speichern deutlich schneller als der Speicher
• Wie heißen die beiden CPU Grundarchitekturen und welche davon hat sich durchgesetzt? Von Neumann-Architektur (Standard) Harvard Architektur  
• Was ist die Hauptaufgabe einer CPU? Das Steuern und Kontrollieren von Programmen und Systemen.
• Welche Aufgabe erfüllt die Steuereinheit? Die Steuereinheit ist für die Zusammenarbeit mit den anderen Komponenten des Prozessors verantwortlich. Lesen der RAM Daten Speichern der RAM Daten Bereitstellung, Decodierung und Ausführung von Befehlen Verarbeitung der Eingabe der Peripheriegeräte Verarbeitung der Ausgabe zu Peripheriegeräten Interrupt Steuerung Überwachung des gesamten Systems  
• Was versteht man unter Interrupt? Die kurzzeitige Unterbrechung eines Programms, um eine andere, meist kurze, aber zeitkritische Verarbeitung durchzuführen.
• Nach welchem Prinzip arbeitet die Von-Neumann Architektur? EVA (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe)
• Was sind MIPS und FLOPS? Einheiten, welche angeben, wie schnell ein Prozessor rechnen kann.
• Was sind MIPS Million Instructions per Second zählt die Maschinenbefehle pro Sekunde
• Was sind Maschinenbefehle? Ein Maschinenbefehl besteht aus mehreren Speicherbytes, die dem Prozessor mitteilen eine Maschinenoperation auszuführen.
• Was sind FLOPS? Floating Operations per Second zählt die Flieskommazahlen-Operationen pro Sekunde aus.
• Was sind Fließkommazahlen? keine geraden Zahlen, also z.B. 1,5
• Was bedeutet CISC? Complex Instruktion Set Computer komplexe Befehle
• Was bedeutet RISC? Reduced Instruktion Set Computer kurze, knappe Befehle  
• Was bedeutet Pipelining bei der CPU? Maschinenbefehle werden auf einer Art Fließband abgearbeitet. Sie werden in Teilaufgaben zerlegt und können somit parallel, statt hintereinander bearbeitet werden. Statt eines gesamten Befehls wird während eines Taktzyklus der CPU nur eine Teilaufgabe abgearbeitet. Aleerdings werden die verschiedenen Teilaufgaben mehrerer Befehle dabei gleizeitig bearbeitet.
• Wie heißt die Erweiterung des CPU-Pipelining? Superskalarisierung. Die Eigenschaft eines Prozessors, mehrere Befehle aus einem Befehlsstrom gleichzeitig mit mehreren parallel arbeitenden Funktionseinheiten zu verarbeiten.
• Wie ist die Busstruktur der CPU aufgebaut? Die CPU besteht aus einem Programm-und einem Datenbus, welche nochmals in Daten-und Adressbus unterteilt sind. Der Programmbus transportiert Instruktionen aus dem Programmspeicher. Der Datenbus verbindet die verschiedenen Einheiten.
• Was versteht man unter der ALU? Arithmetic Logical Unit Recheneinheit digitale Schaltung führt arithmetische und logische Operationen aus (Grafiken, Excel, Datenbanken, Befehle) arbeitet Befehle ab, die sie vom Steuerwerk erhält Ergebnis kommt in Ergebnisregister Mit den Daten aus dem Ergebnisregister kann dann z.B. die Grafikkarte angesteuert werden.
• Was ist das Register? Als Register werden Speicherbereiche bezeichnet, welche innerhalb eines Prozessors direkt mit der Recheneinheit verbunden sind. Es nimmt die unmittelbaren Operanden und Ergebnisse aller Berechnungen auf. Die Gesamtheit aller Register eines solchen Bausteins werden als Registersatz bezeichnet.
• Was ist die CU? Control Unit, das Steuerwerkwerk die CU arbeitet Befehle aus dem Befehlsregister ab und übernimmt die Steuerung der CPU Befehle sie ist unmittelbar mit der ALU verbunden und steuert die internen Operationen der CPU steuert den Datentransport zwischen Speicher und Peripheriegeräten steuert ebenfalls den zeitlichen Befehlsablauf  
• Was ist die BIU? Bus Interface Unit verbindet die internen Busse (Steuerbus, Datenbus, Adressbus) über den Chipsatz des Prozessors mit der Peripherie arbeitet mit möglichst niedrigen Spannungen, damit die Erwärmung bei hoher Taktfrequenz möglischst gering bleibt Schnittstelle zur Außenwelt  
• Was ist das AU? Adresswerk übergibt die Adressen dem Adressbus, welcher sie an den RAM weitergibt Speicheroptimierung (berechnet den kürzesten Weg=Adressdistanz) die Speicherverwaltung wird heute im wesentlichen vom Betriebssystem durchgeführt, die CU hat sich unterzuordnen  
• Was ist die FPU? Floating Point Unit Copprozessor (heute in CPU integriert) Ergänzung zur ALU für komplexe mathematische Operationen führt Multiplikation, Division, Gleichungen und komplizierte boolsche Berechnungen aus  
• Was ist der L1 Cache und wie groß ist er im Normalfall? kleiner, sehr schneller Zwischenspeicher zwischen 8 und 64 kByte groß im L1 Cache werden die am häufig benötigten Befehle zwischengespeichert, damit möglichst wenig Zugriffe auf den langsamen Arbeitsspeicher erforderlich sind  
• Wie heißt der eigentliche Prozessorkern? Die im Prozessor integriert  
• Beschreibe kurz die Funktionsweise der CPU. Der Prozessor kann über den Datenbus Daten aus dem Speicher lesen oder in ihn schreiben. Die auszulesende oder zu beschreibende Speicherzelle wird dabei über eine Adresse angesprochen, die der Prozessor in der Adresseinheit berechnet und über den Adressbus an die Speicherbausteine übermittelt. Das Lesen und Schreiben erfolgt dabei über die Busschnittstelle (BIU). Hierzu gibt diese die Adresse und die zu lesenden bzw. schreibenden Daten ein. Die Befehlseinheit liest den Befehl, dekodiert ihn und reicht den dekodierten Befehl an die Ausführungsdatei weiter.
• Welche Vorteile bringt eine niedrige Core Spannung? Man kann höhere Taktfrequenzen fahren und hat weniger Abwärme.
• Warum benötigt man Cache Speicher? Um den schnellen Prozessor an den langsamen Bus anzupassen.
• Welche Sockelversionen verwenden moderne Pentium Prozessoren? Sockel 775 für Intel Pentium 4 Sockel 1366 fürIntel Core i7  
• Wie wird die Fertigungstechnik genannt, in der CPU´s hergestellt werde? Mikrochiptechnologie IC=integrated Circuit (integrierte Schaltungen)  
• Welches sind die low-cost Versionen der aktuellen Intel und AMD Prozessoren? Intel-Celeron AMD Sempron  
• Wie dünn sind die Strukturen bei modernen Fertigungstechnologien von Prozessoren? 22 nm
• Was versteht man unter Multicore-Prozessoren? Mehrkernprozessoren. Sämtliche Resourcen mit Ausnahme von Bus und evtl. einigen Caches sind mehrfach vorhanden.

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