LF4: Einfache IT-Systeme

von Julian Möller

Name: Julian Möller

Datum: 27.01.2014

Lernfeld: CS -1

 

Ich kann...

1... die Funktionsweise eines Steuerwerks erklären.

2... erklären, wie die komponente durch Datenleitungen verbunden werden.

3... erklären, was Taktraten bedeuten.

4... verschiedene Kerne unterscheiden.

5... die Funktionsweise von der Kühlung von Prozessoren erklären.

 

 

Lernachweis:

1... den Ablauf und die Funtkionsweise des Steuerwerks andhand eines Beispiels erklären.

2... erklären, wie Komponenten mit Datenleitungen verbunden sind.

3... die Funktion und die Rechnung des Prozessortaktes wiebergeben.

4... Tabelle für verschiedene Leistungsmerkmale der verschiedene Kerne.

5... verschiedene Arten der Prozesserkühlung nennen.

 

Weg:

• Ich mache mich Sachkundig zum Thema CPU, durch das Internet oder vorhandene Fachbücher. 

• Ich benötige Programme zur grafischen Darstellung ( z.B Visio ).

• Ggf. brauche ich zu einem Themenbereich noch einmal einen Input um diesen besser zu verstehen.

 

Auswertung:

Ich bin mit dem Ergebnis weitestgehend zufrieden. Ich konnte leider aus zeitlichen Gründen ( Organisation der Cebit-Fahrt, Besprechung fahrt Leipzig etc..) nicht das Ziel erreichen was ich mir gerne vorgenommen hatte. Dazu gehören die Beschaffung von Informationen für das Portfolio wie auch der Dokumentation.

Die elektrische Leistung ist ein Produkt aus Spannung und Strom. Steigt Spannung oder Strom, dann steigt die Leistung um ein Vielfaches an. Leistung wird häufig in Wärme umgesetzt. Hitze ist ein Problem für die Elektronik. Insbesondere, wenn zu viel davon vorhanden ist.

Es gibt verschiedene Maßnahmen, um einen Prozessor zu kühlen. Da wäre zu einem der passive Weg, wo man mit einem schwarz lackierten Kühlkörper mit Kühlrippen versucht kalte Luft an den Prozessor heranzubringen.

Ein Prozessor kann man sich wie eine Maschine vorstellen, welche mit Befehlen andere Maschinen oder elektrische Schaltungen steuert und dabei Prozesse bzw. Algorithmen nutzt, was auch meist Datenverarbeitung beinhaltet. Die Prozessoren sind bekannt als Zentrale Recheneinheit eines Computers. Meist sind es lediglich Microcontroller in eingebetteten Systemen.

Der Wert gibt den Geschwindigkeitsrhythmus eines Computer-Prozessors in (Hz) an. Da sich heutige Prozessoren aber im Bereich von mehreren Milliarden bewegen, wird die Taktfrequenz in der Regel in Giga-(für Milliarden) oder Mega (für Millionen)- Herz (GHZ/) angegeben. So entspricht eine Taktfrequenz von einem GHz einer Taktperiode von einer (milliardstel Sekunde).

 

Berechnung des CPU–Taktes

*FSB (Front Side Bus) * Multiplikator

(FSB ist eine Schnittstelle zwischen dem Hauptprozessor (CPU) und der Northbridge.

( Ebenfalls ist der Grundtakt des Motherboards wichtig )

Der Begriff Mehrkernprozessor oder auch Multicore-Prozessor stellt einen Mikroprozessor mit mehr als einem Kern auf dem Chip da. Dadurch sind bis auf wenige Ausnahmen wie z. B. den Bus oder Caches Ressourcen mehrfach vorhanden. So entsteht eine deutliche Leistungssteigerung.

Mehrkernprozessoren profitieren davon, dass mehrere Kerne zur Ausführung der Rechnungen vorhanden sind. So stehen ein oder mehrere weitere Kerne zur Verfügung wenn ein Kern ausgelastet ist oder an der Leistungsgrenze arbeitet. Ebenso schalten sich nicht benötigte Kerne ab, wenn sie nicht gebraucht werden (ggf. Übertaktung des Kernes). So ist ein flüssiges Arbeiten auch dann noch möglich, wenn ein Kern vollständig ausgelastet ist. Ein weiterer Vorteil der Mehrkernprozessoren ist die Parallelisierung von Aufgaben. Rechenaufwändige Software unterstützt häufig dieses Prinzip und verteilt die notwendigen Aufgaben selbstständig auf die vorhandenen Prozessorkerne. Die Rechenlast wird gleichmäßig aufgeteilt und die Software hocheffizient und schnell ausgeführt wenn gewünscht.

Durch die Multi-Threading Entwicklung ist es einzelnen Prozessorkernen möglich mehrere Aufgaben parallel zu verarbeiten. Diese Fähigkeit ähnelt dem Mehrkernprozessor-Design, weshalb sich diese Prozessorkerne beim Betriebssystem als mehrere Kerne anmelden. So existieren beispielsweise bei Intel zahlreiche Mehrkernprozessoren mit Hyper-Threading  die jeweils zwei virtuelle Threads pro Kern besitzen. So spielt man dem Computer vor die doppelte Anzahl von Kernen zu haben und so meldet sich ein Quad-Core mit Hyper-Threading mit acht virtuellen Kernen an.

Creative Commons Lizenz

Creative-Commons-Lizenz

LF4: Prozessor von Julian Möller ist mit einer Creative Commons Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung 3.0 3.0 Unported Lizenz ausgestattet.

Jede der Bedingungen kann aufgehoben werden, sofern Sie die ausdrückliche Genehmigung von Julian Möller dazu erhalten.

Profilinformation

Julian Möller's profile picture

  • Bundesland/Kreis: Hessen
  • Land: Deutschland
  • Vorname: Julian
  • Nachname: Möller
  • Berufstätigkeit: Auszubildender Anwendungsentwicklung
  • Stadt: Hessisch Lichtenau
  • E-Mail Adresse: moeller-julian93@web.de

Das Steuerwerk ist eine Funktionseinheit eines Prozessors, die gesamte Befehlsverarbeitung übernimmt. Dazu gehören z.B das laden der Befehle, das decodieren oder ggf. interpretieren.
Außerdem sendet das Steuerwerk Signale an andere Funktionseinheiten wie z.B das Rechenwerk.
Die Aktivitäten des Steuerwerks sind ebenfalls abhängig von dem CPU-Zyklus.

Befehlszähler

Der Befehlszähler, auch Programmzähler oder auch Programmschrittzähler  ist ein spezielles Register innerhalb eines Hauptprozessors (CPU) eines Computers, das je nach Systemarchitektur die Speicheradresse des derzeitigen oder des nächsten auszuführenden Befehls enthält.

Befehlsregister

Ein Befehlsregister oder Programmregister, ist eine Speichereinheit und ein Teil der Steuereinheit von der CPU. Das Befehlsregister empfängt die Programmbefehle und speichert sie zwischen während sie gerade ausgeführt werden. In einem solchen Befehlsregister werden die vom Arbeitsspeicher geladenen Maschinenbefehle abgelegt während sie decodiert und ausgeführt werden. Der Vorgang kann mehrere Stufen umfassen.

Befehlsdecoder

Der Befehlsdecoder ist ein Teil des Prozessors im Computer, ein sogenannter Interpreter.

Seine Aufgabe besteht darin, die Maschinenbefehle zu übersetzen und, falls nötig, in einzelne Arbeitsschritte zu zerlegen. Diese werden dann von ihm an die zugehörigen Einheiten der Central Processing Unit weitergeleitet.

Über verschiedene Busse (Signalleitungen) ist der Prozessor mit anderen Komponenten verbunden.

 

Datenbuss:

Über den Datenbus werden Daten (z. B. die Informationen für die Arbeits- und Befehlsregister) mit dem Arbeitsspeicher ausgetauscht. Je nach verwendeter Prozessorarchitektur hat ein Hauptprozessor (eine CPU) einen einzigen Bus (Von-Neumann-Architektur) oder mehrere (meist zwei) separate Datenleitungen (Harvard-Architektur)

Adressbus:

Der Adressbus dient zur Übertragung von Speicheradressen. Dabei wird jeweils eine Speicherzelle des RAM adressiert (ausgewählt) in die die Daten geschrieben oder aus denen die Daten gelesen werden.

Steuerbus:

Mit dem Steuerbus (Kontrollbus) steuert der Prozessor u. a. die Peripherie-Anschlüsse (z. B. USB, PCI) an.

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