Central Process Unit. Auch Prozessor oder Hauptprozessor genannt.
Die CPU steckt im CPU-Sockel der Hauptplatine seltener ist sie auch eingelötet da hauptsächlich bei Tabletts oder Smartphones. Es handelt sich um ein Wunderwerk der heutigen Produktionsmethoden. Sie hat dabei inzwischen Millionen von Transistoren verbaut deren jeder einzelne mikroskopisch klein ist. Dabei gibt es sogenannte Register in die Werte geladen werden, von denen Werte wieder ins RAM (dazu später) geladen werden, und wo es auch Berechnungen gibt. Die heutigen können zum Beispiel auch direkt multiplizieren und dividieren neben den Schiebefunktionen der ersten Exemplare.
Der Prozessor ist getaktet um die einzelnen Schritte seiner Aktivität hintereinander abzuarbeiten. In einem einfachen Beispiel liest er aus dem RAM einen Wert aus und ladet damit eines der Register. Die darin enthaltene Zahl ist ein Maschinenbefehl. Beim Befehl zum Laden eines Registers folgen Bytes welche die Adresse im RAM angeben wo der zu ladende Wert steht. Dann kommt es zum Ladevorgang. Das dauert einige Takte. Es würde im Programm das Laden eines weiteren Registers mit einem Wert aus dem RAM folgen. Dann der Befehl zum Beispiel für das Addieren. Im ersten Register (bei den Maschinprogrammierern als AKKU bezeichnet) steht jetzt das Ergebnis und dieses ist über einen Ladebefehl wieder ins RAM zu schreiben was wieder eine Anzahl von Takten dauert.
Soweit ich mich an meine Anfangszeit erinnere dauert so eine einfache Addition um die hundert Takte. Schon aus diesem ganz einfachen Beispiel ersieht man warum die Angabe der Taktfrequenz einer CPU für die Kaufentscheidung wichtig ist. Merke: höhere Taktfrequenz bedeutet dass die CPU schneller läuft. Beachte dass aber auch die Platine, die angeschlossenen Peripheriegeräte und die Leitungen dazu passen müssen. Es gibt dabei immer eine durch den Hersteller eingestellte Taktfrequenz, mit der Möglichkeit einer Übertaktung (Turbomodus oder ähnlich bezeichnet) welche aber das Risiko einer Überhitzung erhöht. Eine Taktfrequenz ab 2 Gigahertz = 2 Milliarden Takte pro Sekunde sollte für Kleinbüros reichen bei nur einem Prozessor mit nur einem Prozessorkern, derzeit wird meist ein höherer Standard angeboten.
Am Anfang der PC-Zeit gab es einen Co-Prozessor der einige Aufgaben übernommen hat vor allem die schwierigeren Rechenprozesse. Der war Anfangs in Computer für Konstruktionsbüros und Grafikdesign eingebaut. Bei den Intel-Maschinen ist der Coprozessor ab den Pentium in die CPU integriert außer bei den Celeron wo dieses Layout wieder abgeschnitten wurde. Celeron ist für Geschichten schreiben und Kleinbüros ausreichend, besser ist das volle Layout der CPU.
Ich kann mich erinnern dass zum Beispiel bei einem Ultraschallscanner im medizinischen Bereich zwei Computer zusammengearbeitet haben, und da nicht die billigeren sondern die mit der Motorola-Maschine.
Wenn man genug Geld hatte oder es dringend brauchte, also sicher nicht im Heimbereich oder Kleinbüro (Small Office – Home Office = SOHO) gab es alsbald Computer mit mehreren CPUs auf der Platine für das Multiprozessing. Das ergab eine wesentliche Beschleunigung der Rechenprozesse wenn mindestens drei CPUs eingebaut waren. Eine hat das Programm das allerdings auch dafür geschrieben sein musste abgearbeitet indem sie die Module an mindestens zwei andere Prozessoren verteilt hat zur gleichzeitigen Abarbeitung. Und das Ergebnis wieder gesammelt. Bei zwei CPUs wäre es also zu keiner Beschleunigung der Arbeit gekommen. Und bei den Programmen für Normalanwender auch nicht.
Die Doublecore-Prozessoren (und auch mehr Kerne in einer CPU) halte ich für eine Weiterentwicklung des Multiprozessing. Diese Prozessoren haben bei Vollbetrieb ihre Grenzen bei der Wärmeentwicklung!
Schon bei billigeren Computern sieht man die CPU gar nicht weil sie in ihrem Schacht steckt und von einem großen Kühlkörper mit großen Lamellen verdeckt wird. Zwischen CPU und Kühlkörper muss sich eine Wärmeleitpaste befinden. Diese Substanz leitet die Wärme sehr schnell an den Kühlkörper. Es gibt – allerdings weitab von unserem Anwendungsbereich – auch Wasserkühlungen und Ölkühlungen für die CPUs!
Die heutigen CPUs haben oft auch einen Speicher den man CPU-Cache nennt. In diesen wird das abzuarbeitende Programm vorgeladen was die Abarbeitung beschleunigen soll.
Erwähnen möchte ich hier auch dass zum Beispiel die Grafikkarte einen eigenen Prozessor haben kann was bei geeignetem Programm die Grafikausgabe wesentlich beschleunigen kann. Bei Spielecomputern sicher sinnvoller als beim Schreiben dieses Aufsatzes. Auch Peripheriegeräte haben oft eine eigene Steuerung und brauchen daher vom Computer weniger Daten zu bekommen als wenn alles am Computer berechnet werden muss und nur einfache Steuerdaten zum Beispiel an den Drucker gesendet werden was einerseits den Computer selbst bremst andererseits sind diese Drucker aber auch die billigeren. Beachte ob du einen Drucker nur mit einem Windows-Computer brauchst, viele sind dann auch zu Mac-Computern kompatibel, oder ob er in einem Geschäftssystem arbeitet wo er wie einst die ersten Drucker noch Vieles vom Druckbild selbst erstellen muss und daher selbst einen kleinen Computer eingebaut hat anstatt der schlank gehaltenen Steuereinheit bei den Billigen.. Die reinen GDI-Drucker sind die billigsten aber auch nur mit dem Betriebssystem zu gebrauchen das beim Verkauf explizit benannt wird.