Wie funktioniert der Prozessor (CPU)?

Boris Gedat

8 Nov 201612:17

Summary

TLDRDieses Video erklärt die Grundlagen der Funktionsweise eines Computers, indem es den Prozess der Datenspeicherung, -verarbeitung und -berechnung detailliert darstellt. Der Fokus liegt auf der Darstellung von Daten im binären System und wie diese im Arbeitsspeicher gespeichert werden. Es wird erläutert, wie der Prozessor mithilfe von Maschinenbefehlen einfache Berechnungen durchführt, z. B. das Addieren von zwei Zahlen. Der Prozess umfasst das Laden von Daten in den Prozessor, das Ausführen von Operationen und das Speichern des Ergebnisses. Am Ende wird gezeigt, wie ein Programm mit dem 'Halt'-Befehl beendet wird.

Takeaways

😀 Der Computer speichert Daten im Arbeitsspeicher, der aus kleinen Einheiten von 8 Bit besteht, die als Bytes bezeichnet werden.
😀 Daten werden in einem binären System gespeichert, wobei zwei verschiedene Spannungszustände für 0 und 1 verwendet werden.
😀 Der Prozessor führt Berechnungen durch, indem er Informationen aus dem Arbeitsspeicher in seine Recheneinheit lädt und dort verarbeitet.
😀 Der Arbeitsspeicher ist die kleinste adressierbare Speichereinheit eines Computers, wobei 1 Byte eine Adresse zugewiesen bekommt.
😀 Um Berechnungen durchzuführen, muss der Prozessor Befehle in Maschinensprache ausführen, die aus einer Kombination von Befehlen und Operanden bestehen.
😀 Ein Befehl in Maschinensprache besteht aus einem Anweisungsteil und einem Operanden, der entweder eine Zahl oder eine Speicheradresse darstellt.
😀 Der Prozessor hat eine Arithmetische Logische Einheit (ALU), die Berechnungen wie Addition ausführt und das Ergebnis im Akkumulator speichert.
😀 Der Speicherzähler des Prozessors weist dem Prozessor zu, welche Befehle in welcher Reihenfolge ausgeführt werden sollen.
😀 Der Befehl 'Store' speichert Daten von der ALU in den Arbeitsspeicher, während der Befehl 'Load' Daten aus dem Arbeitsspeicher in den Prozessor lädt.
😀 Ein einfaches Programm in Maschinensprache besteht aus Befehlen wie 'Load', 'Add', 'Store' und 'Halt', die den Ablauf der Berechnungen steuern.
😀 Der Akkumulator spielt eine zentrale Rolle bei der Speicherung und Verarbeitung von Berechnungen, insbesondere bei der Addition von Zahlen.

Q & A

Wie werden Daten in einem Computer gespeichert?
-Daten werden in einem Computer im Arbeitsspeicher gespeichert, wobei einzelne Speicherzellen als sogenannte Bits und Bytes organisiert sind. Ein Byte besteht aus 8 Bits und stellt die kleinste adressierbare Speichereinheit dar.
Was ist der Unterschied zwischen Dualzahlen und normalen Zahlen?
-Dualzahlen basieren auf einem Zahlensystem, das nur zwei Ziffern kennt: 0 und 1. Diese Ziffern repräsentieren zwei verschiedene Spannungszustände in elektronischen Schaltungen, was die Grundlage für die digitale Speicherung und Verarbeitung von Daten ist.
Welche Rolle spielt der Prozessor im Computer?
-Der Prozessor führt Berechnungen durch, indem er Maschinenbefehle verarbeitet. Er besteht aus verschiedenen Komponenten wie dem Befehl-Register, dem Befehl-Zähler, der Arithmetisch-Logischen Einheit (ALU) und dem Akkumulator.
Was ist der Arbeitsspeicher und wie funktioniert er?
-Der Arbeitsspeicher ist der temporäre Speicher eines Computers, der alle aktuellen Daten und Anweisungen für die Verarbeitung durch den Prozessor enthält. Die kleinste adressierbare Einheit im Arbeitsspeicher ist das Byte, und jeder Speicherplatz hat eine einzigartige Adresse.
Wie wird eine Berechnung im Computer durchgeführt?
-Eine Berechnung erfolgt durch das Laden von Werten aus dem Arbeitsspeicher in den Prozessor, wo sie in der Arithmetisch-Logischen Einheit (ALU) verarbeitet werden. Das Ergebnis wird anschließend wieder im Arbeitsspeicher gespeichert.
Was ist der Unterschied zwischen einem 'Holt'-Befehl und einem 'Store'-Befehl?
-'Holt' lädt Daten aus dem Arbeitsspeicher in den Prozessor, während 'Store' Daten vom Prozessor zurück in den Arbeitsspeicher speichert.
Was ist eine Maschinensprache und warum ist sie wichtig?
-Maschinensprache ist die niedrigste Ebene der Programmiersprachen, die aus binären Befehlen besteht, die direkt vom Prozessor ausgeführt werden können. Sie ist wichtig, weil der Prozessor nur diese Form der Kommunikation versteht.
Was passiert bei der Ausführung eines Programms im Computer?
-Bei der Ausführung eines Programms werden die Maschinenbefehle nacheinander aus dem Arbeitsspeicher in den Prozessor geladen, verarbeitet und ausgeführt, wobei der Befehl-Zähler den nächsten auszuführenden Befehl angibt.
Was ist der Akkumulator und welche Rolle spielt er?
-Der Akkumulator ist ein Register im Prozessor, das Ergebnisse von Berechnungen speichert. Er spielt eine zentrale Rolle bei der Durchführung von Operationen, da alle Ergebnisse dort zwischengespeichert und weiterverarbeitet werden.
Wie wird ein Programm in Maschinensprache formuliert?
-Ein Programm in Maschinensprache wird durch eine Reihe von binären Befehlen formuliert, die dem Prozessor spezifische Aufgaben zuweisen. Diese Befehle werden dann im Arbeitsspeicher abgelegt und nacheinander ausgeführt.