Prozessorkern

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Als Prozessorkern oder auch Rechenkern[1] (englisch core) 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; Schaltungsblöcke für logische Operationen und Ganzzahlrechnungen) zumindest die Steuerwerk-Bestandteile Adress-Dekoder (Verwalten und ggf. Weiterzählen von Speicheradressen, sowie Laden und Speichern von Werten in/von Speicheradressen von/in Register) und Instruction-Dekoder (Verschalten von Registern als Inputs und Outputs mit Funktionsblöcken der ALU, um den aktuellen Befehl durchzuführen), sowie Akkumulator-Register und meist weitere Register. Optionale Komponenten sind Interrupt-Dekoder, Cache, Gleitkommaeinheit, 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]

Ein Prozessorkern ist eine reale Implementierung einer Prozessorarchitektur. Jeder Architektur hat einen eigenen Befehlssatz und benötigt einen für sie geeigneten Compiler zur Programmerstellung. Verschiedene Prozessortypen mit weitgehend gleichem Kerndesign werden als eine „Familie“ bezeichnet. Wird ein Prozessordesign nennenswert überarbeitet oder verändert, so entsteht eine neue „Familie“, die fast immer abwärtskompatibel bleibt. Wird die Abwärtskompatibilität aufgegeben, so spricht man i. A. von einer neuen/anderen Prozessorarchitektur.

In der Chip-Entwicklung wird der Prozessorkern als Modul verwendet, das mit anderen Modulen zu einem kompletten Prozessor kombiniert werden kann. Durch die Trennung zwischen Prozessorkern, Speicher/Cache und (Prozessor-)Peripherie können die Mikroprozessor-Hersteller Derivate anbieten, die um den gleichen Kern unterschiedlich zusammengestellte Peripherien beinhalten oder mit mehr oder weniger (On-Chip-)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.

Das jeweilige Design 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.

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