CPU steht für Central Processing Unit, ist Englisch und steht für Zentrale Verarbeitungseinheit. Die CPU ist das Gehirn des Rechners, sei es ein PC, ein Laptop oder ein Phone. Äußerlich wird sie durch mehrere Werte charakterisiert: es gibt die Frequenz, mit der die CPU Befehle ausführt, und die Anzahl der Cores, also der Rechenkerne, deren Anzahl gibt im Wesentlichen die Anzahl der gleichzeitig verarbeiteten Befehle an.

Die Frequenz wird heutzutage in einstelligen GHz gemessen, also in Milliarden Befehle pro Sekunde. Das ist eine etwas schwammige Angabe, da die verschiedenen Befehle unterschiedlich komplex sind und somit auch verschiedene Laufzeiten haben. So gilt die Frequenzangabe nur für die einfachsten Befehle. Ein normales Programm wird deutlich langsamer ausgeführt.

Die Cores sind nun meist exakte Kopien voneinander, die die zur Verfügung stehende Chipfläche ausfüllen. Das hat den Hauptnutzen, dass wenig zusätzlicher Ingenieursaufwand erforderlich wird. Es sind halt exakte Kopien. In modernen Handys gibt es teilweise zwei verschiedene Versionen von Cores, die einen sind schnell, die anderen Stromsparend. Wie immer in den Ingenieuersdisziplinen kann man nicht Alles haben. Man muss einen Kompromiss zwischen Geschwindigkeit, Chipfläche und Energieverbrauch schließen.

Je Core kann nun 1 Befehl gleichzeitig ausgeführt werden. Vielleicht auch zwei, je nach verwendeten Tricks.

Ein Core besteht aus einem Satz von Registern, das sind die schnellsten Speicher, dafür sind sie halt unheimlich klein. Es lassen sich nur wenige Werte darin speichern. Dann gibt es noch eine ALU, eine Arithmetisch-Logische Einheit, die – wie der Name schon sagt – mathematische und logische Berechnungen ausführt. Dabei können die Register als Eingabe und auch als Ausgabe dienen.

Letztlich besitzt jede Core noch ein Speicherinterface, das den Zugriff auf dem Hauptspeicher, den RAM erlaubt. Dieser wird teilweise außerhalb der CPU gecached, also in schnelleren Speicherelementen vorgehalten.

Der Hauptspeicher ist im Vergleich zur Rechengeschwindigkeit der CPU sehr langsam. Noch langsamer ist nur ein Zugriff auf externe Medien wie eine mechanisch angesteuerte Festplatte.

Der Rest der CPU besteht aus einer festen Verdrahtung von Steuer- und Datenleitungen, die alles am Laufen halten. Hierbei wurden über die Jahre viele Tricks erfunden, um das Rechnen möglichst schnell zu machen.

Jetzt fehlt nurnoch das Programm, das aus dem Speicher geladen wird, und die CPU kann mit der Arbeit beginnen. Eine neue Sitzung in dem von euch bevorzugten Betriebssystem hat begonnen.

Nun wissen wir etwas genauer was eine CPU ist und welcher Aufgabe sie in einem Rechner nachgeht.