Prozessorkern

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Als Prozessorkern oder auch Rechenkern[1] wird der zentrale Teil eines Rechenwerkes – oder eines sogenannten Mikroprozessors – bezeichnet, der selbst wenigstens aus einer arithmetisch-logischen Einheit, den Rechenregistern und den wesentlichen Teilen eines Steuerwerkes besteht. Moderne Rechenwerke verfügen üblicherweise über mehr als einen Rechenkern (siehe auch Mehrkernprozessor).

Komponenten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Prozessorkern enthält neben dem Rechenwerk (ALU) zumindest die Steuerwerk-Bestandteile Adress-Dekoder und Instruction-Dekoder, sowie Akkumulator-Register und meist weitere Register. Optionale Komponenten sind Interrupt-Dekoder, Cache, Memory Management Unit (MMU) und weitere Mechanismen, die eng mit der inneren Architektur des Prozessors verbunden sind. Nicht zum Prozessorkern gehören der Festwertspeicher (ROM), Arbeitsspeicher (RAM) und die Peripheriegruppen - selbst, wenn diese auf demselben Chip untergebracht sind.

Prozessorfamilien[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Prozessorkern stellt eine spezifische hochentwickelte Architektur dar, die den Prozessor charakterisiert und sich von Prozessoren mit anderem Kern deutlich unterscheidet. Jeder Prozessorkern hat einen eigenen Befehlssatz und benötigt einen nur für diesen Kern geeigneten Compiler zur Programmerstellung.

Es gibt grundlegend unterschiedliche Kerne, beispielsweise mit RISC- oder CISC-Architektur, Von-Neumann-Architektur, Harvard-Architektur oder DSP. In der Chip-Entwicklung wird der Prozessorkern als Modul verwendet, das mit anderen Modulen in verschiedenen Varianten zu einem kompletten Prozessor kombiniert werden kann. Durch die Trennung zwischen Prozessorkern, Speicher und Peripherie können die Mikroprozessor-Hersteller Derivate anbieten, die um den gleichen Kern eine willkürliche Anzahl unterschiedlich zusammengestellter Peripherien beinhalten oder mit mehr oder weniger RAM/ROM-Speichern ausgerüstet sind. Unter Peripherie des Prozessorkerns versteht man zum Beispiel On-Chip Timer, serielle Schnittstellen, I²C-Bus, CAN-Bus oder A/D-Wandler. Diese Prozessoren bilden zusammen eine Prozessorfamilie.

Die jeweilige Architektur des Prozessorkerns ist im Laufe der Jahre der Prozessorentwicklung eine hochspezialisierte und optimierte Komponente geworden, die spezifisch für eine Herstellerfirma ist und den komplexesten Teil des Prozessors ausmacht. Prozessorkerne können auch in FPGA-Bausteinen emuliert werden.

Beispiele[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Eine kleine Auswahl von wichtigen Prozessorkernen (Prozessorfamilien):

  • x86 (INTEL, AMD, 386er- und Pentium-Familie für PC)
  • PowerPC (MOTOROLA, IBM, Apple Macintosh, PowerPC-Familie)
  • TMS320 (TEXAS INSTRUMENTS TMS320xx-DSP-Familie)
  • ARM
  • PIC (MICROCHIP PIC-RISC-Familie)
  • 8051 (MCS-51-Familie)

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Helmut Bähring:Mikrorechner-Technik. Band II, Band 3, Springer Verlag, Berlin Heidelberg 2002, ISBN 978-3-540-43693-5.
  • Matthias Menge:Moderne Prozessorarchitekturen. Prinzipien und ihre Realisierungen, 1. Auflage, Springer Verlag Berlin Heidelberg GmbH, Berlin Heidelberg 2004, ISBN 3-540-24390-9.
  • Helmut Bähring:Anwendungsorientierte Mikroprozessoren. Mikrocontroller und Digitale Signalprozessoren, 4. Auflage, Springer Verlag, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-12291-0.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Wiktionary: Prozessorkern – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelbelege[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. RechenkernDuden, Bibliographisches Institut; 2016