Prozessoren

Das Herzstück jedes Computers ist der Prozessor, auch CPU - Central Processing Unit genannt. Oft wird heute der Hauptprozessor auch Mikroprozessor genannt, der sich nicht nur in Computern findet, sondern auch in vielen andern Produkten des alltäglichen Lebens wie Handys, Uhren oder Haushaltsgeräte. Jeder Maschinencode, der aus Null und Eins besteht, wird über den lesbaren Code des Prozessors in aktive Aufgaben und Programme umgewandelt. Millionen von Schaltkreise sind heute notwendig, damit der Prozessor die vielfältigen Aufgaben bei PCs umsetzen kann. Gesteuert wird der Prozessor über ein Microcode, der komplexe Befehlsstrukturen zwischen dem Prozessor und den Softwares beinhaltet. Es gibt zentrale Elemente des Prozessors wie das Rechen- und Steuerwerk, die Speicherverwaltung und der angebundene Arbeitsspeicher. Bei PCs findet man heute meistens mehrere Prozessoren, die von einem Hauptprozessor gesteuert werden. Mit dem Oberbegriff Prozessor ist in der Regel dieser Hauptprozessor gemeint, der das wichtigste Verarbeitungselement im PC ist. Bei PCs ist die sogenannte x86-Mikroprozessorarchitektur verbreitet. Damit ist die Intel-Serie für Personal Computer gemeint, die es schon seit Ende der 1970er Jahre gibt. In der Chronologie der Weiterentwicklung der Mikroprozessoren gibt es von Intel bekannte Namen wie Pentium, Athlon oder Sandy Bridge, die für bestimmte CPU-Typen stehen, die in den letzten Jahren meist alle zwei Jahre neu auf dem Markt erschienen. Die Generationen von CPUs unterscheiden sich vor allem durch die Bit-Attribute. So gibt es seit 2003 die Intel 64-Bit-Mikroprozessoren (AMD64-Mikroarchitektur). Jede Generation von Mikropressoren hat ihre eigenen Features, zum Beispiel bietet die neueste Intel-Sandy-Bridge-Mikroarchitektur (2011) viele erweiterte Programmbefehle für die x86-Prozessoren von AMD.

Seit dem neuen Jahrtausend sind immer schnellere Prozessoren auf den PC-Markt gekommen, die vor allem höhere Geschwindigkeiten bei der Datenverarbeitung bieten. Heute ist man bei der Prozessorentwicklung bei fast vier Giga-Herz. Mit der höheren Geschwindigkeit der Rechner sind allerdings auch Probleme verbunden, die sich zum Beispiel durch den höheren Stromverbrauch darstellen. Auch die Wärmeentwicklung ist ein Problem bei schnellen Rechnern, die professionell teils mit Wasserkühlungssystemen ausgerüstet werden müssen. Die Kühlung moderner CPUs ist eine große Herausforderung für die zwei führenden Hersteller Intel und AMD. Durch die hohen Taktraten und die damit verbunden Störungen durch den Hochfrequenzbereich, ist die Weiterentwicklung von noch leistungsstärkeren Prozessoren überaus schwierig. Heute geht den Entwicklungstrend zu mehreren leistungsstarken Prozessoren, die vier bis acht Prozessoren mit hohen Leistungsdaten einschließen. Ähnliches kennt man bei Grafikkarten, wo man eine Leistungssteigerung bis zu 90 Prozent durch die Bündelung mehrerer Grafikkarten erreicht. Ein Mehrprozessor-System muss natürlich auch den nötigen Software-Support der führenden Entwickler reflektieren. Bei PC-Mikroprozessoren hat der US-Halbleiterhersteller Intel aus Santa Clara in Kalifornien einen Marktanteil von geschätzten 80 Prozent. Im Jahr 2010 machte das Unternehmen einen Umsatz von fast 44 Milliarden US-Dollar mit Produkten wie Mikroprozessoren und Mikrochips. In Dresden fertigt der US-Halbleiterhersteller Globalfoundries unter anderem für das kalifornische Unternehmen AMD.