Fachkonzept - Verarbeitung und Speicher

Zentrale des Rechners

In der technischen Beschreibung von Rechnern (und natürlich auch in der Werbung) wird vor allem auf zwei Komponenten hingewiesen, die für die Leistungsfähigkeit mitentscheidend sind:

• der Prozessor (CPU, Central Processing Unit) und
• der Arbeitsspeicher (RAM, Random Access Memory).

Ein Blick in den Prozessor

In das "Herz" eines Rechners", den Prozessor, kann man normalerweise nicht hinein sehen. Experten sind dagegen durchaus in der Lage, auch solche Bauteile zu "öffnen". Hier siehst du die Sicht auf einen Intel-Prozessor sowie ein Foto über das Innere eines Motorola-Prozessors:

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Prozessor (CPU) mit Rechenwerk und Steuerwerk

Der Prozessor (englisch: Central Processing Unit, CPU) besteht im Wesentlichen wieder aus zwei Teilen. Der eine ist das so genannte Steuerwerk (oder auch Leitwerk, englisch: Control Unit). Hier befindet sich die Elektronik, die es ermöglicht, dass einzelne Computer-Befehle tatsächlich die richtigen Abläufe bewirken. Der andere Teil ist das Rechenwerk (englisch: Arithmetic Logic Unit, ALU). Hier befindet sich die Elektronik, die es möglich macht, dass ein Computer rechnen und logische Verknüpfungen realisieren kann.

Arbeitsspeicher (RAM)

Der Arbeitsspeicher enthält Teile der gerade auszuführenden Programme sowie die dazu benötigten Daten. Da der Prozessor direkt auf diesen Speicher zugreift, ist die Leistungsfähigkeit und Größe des Arbeitsspeichers wesentlich für die Leistungsfähigkeit des Computersystems.

Den Arbeitsspeicher kann man sich vereinfacht wie eine große Tabelle vorstellen, deren Zeilen durchnummeriert sind. Die Zeilennummern heißen in der Fachsprache Adressen. Die Zeilen werden auch als Speicherzellen bezeichnet. In den Speicherstellen sind Zahlen (bei praktisch allen modernen Rechnern in binär codierter Form) abgespeichert. Die Abkürzung RAM steht für "Random Access Memory", was man mit "Speicher mit wahlfreiem Zugriff" übersetzen kann. Der Grund für die Bezeichnung liegt darin, dass man die einzelnen Speicherstellen direkt unter Verwendung der Adressen auslesen oder beschreiben kann, ohne dass man erst im Speicher "blättern" muss.

Das Bussystem für die Informationsvermittlung

RAM und Peripherie sind über ein so genanntes Bus-System mit der CPU verbunden.

Das Wort Bus leitet sich aus dem lateinischen „omnibus“ - „für alle“ ab. Wie beim Omnibus wird auch beim Datenbus das Transportsystem von verschiedenen Daten als „Verkehrsteilnehmern“ verwendet, obwohl sie unter Umständen unterschiedliche Start- und Zielpunkte haben.

Ausblick

Um die Funktionsweise der Verarbeitungseinheit kennenzulernen, solltest du dir eines der folgenden Kapitel vornehmen:

• Bonsai-Modellrechner
• Johnny-Modellrechner