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Wenn du ein Spiel startest oder einen Text speicherst, erledigt dein Computer viele kleine Schritte. Deine Tastatur liefert Eingaben, Programme geben Anweisungen und der Bildschirm zeigt Ergebnisse. Damit diese Schritte in der richtigen Reihenfolge passieren, arbeiten mehrere Bauteile zusammen.
- Du kannst erklären, was mit Zentraleinheit gemeint ist.
- Du kennst CPU, Steuerwerk, Rechenwerk und Register.
- Du kannst beschreiben, wie ein Befehl verarbeitet wird.
- Du unterscheidest Zentraleinheit und Peripheriegeräte.
Die Zentraleinheit als Schaltstelle
Ein Programm ist eine Folge von Anweisungen für einen Computer. Eine solche Anweisung heißt Befehl. Zum Beispiel kann ein Befehl verlangen, zwei Zahlen zu addieren oder ein Bild anzuzeigen.
Die Zentraleinheit ist der zentrale Bereich eines Computers, der Befehle verarbeitet und wichtige Abläufe steuert. Je nach Betrachtung meint der Begriff nur die CPU oder außerdem eng mit ihr zusammenarbeitende innere Bauteile wie Speicher.
Die CPU ist der Hauptprozessor des Computers. CPU ist die Abkürzung für Central Processing Unit. Sie führt die Befehle eines Programms aus und koordiniert viele Arbeitsschritte.
In einer Taschenrechner-App gibst du 7 + 5 ein. Das Programm gibt den Befehl zum Addieren weiter. Die CPU verarbeitet ihn, und die App zeigt 12 an.
Die Zentraleinheit ist die Schaltstelle des Computers. Die CPU ist ihr wichtigster Teil für die Verarbeitung von Befehlen.
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Das Steuerwerk plant die Schritte
Ein Computer soll nicht zufällig arbeiten. Deshalb braucht die CPU einen Teil, der die einzelnen Schritte ordnet. Dieser Teil heißt Steuerwerk.
Das Steuerwerk holt den nächsten Befehl, deutet seine Bedeutung und gibt Signale an die passenden Bauteile. Es entscheidet also nicht über den Inhalt einer Aufgabe, sondern organisiert den Ablauf.
Ein Programm enthält den Befehl: „Addiere 7 und 5.“ Das Steuerwerk sorgt zuerst dafür, dass die beiden Zahlen bereitstehen. Dann veranlasst es, dass das Rechenwerk die Addition ausführt.
Das Steuerwerk rechnet nicht selbst. Es überwacht, welcher Arbeitsschritt als Nächstes ausgeführt wird.
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Das Rechenwerk verarbeitet Daten
Wenn du zwei Zahlen vergleichst, fragst du vielleicht: Welche ist größer? Ein Computer kann solche Fragen ebenfalls beantworten. Dafür nutzt die CPU das Rechenwerk.
Das Rechenwerk führt Rechnungen und logische Operationen aus. Eine logische Operation prüft eine Bedingung, zum Beispiel ob zwei Werte gleich sind oder ob ein Wert größer als ein anderer ist. Das Rechenwerk wird auch ALU genannt. ALU steht für Arithmetic Logic Unit, also Rechen- und Logikeinheit.
Eine App prüft, ob ein Konto genug Punkte für eine Belohnung hat. Das Rechenwerk vergleicht die Punktzahl mit der geforderten Zahl. Danach kann das Programm passend reagieren.
Das Steuerwerk bestimmt die Reihenfolge. Das Rechenwerk rechnet und vergleicht.
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Speicher und Register halten Werte bereit
Damit die CPU arbeiten kann, benötigt sie Befehle und Daten. Ein Speicher bewahrt Daten oder Befehle auf, damit der Computer sie verwenden kann.
Der Arbeitsspeicher wird meist RAM genannt. RAM ist ein Speicher für Programme und Daten, die gerade benötigt werden. Er ist flüchtig: Nach dem Ausschalten gehen seine Inhalte verloren.
Register sind besonders kleine Speicherplätze direkt in der CPU. Sie halten Werte und Zwischenergebnisse bereit, mit denen die CPU unmittelbar arbeitet.
Beim Addieren von 7 + 5 können beide Zahlen kurz in Registern liegen. Das Rechenwerk bildet 12. Dieses Ergebnis kann zunächst ebenfalls in einem Register stehen und danach weitergegeben werden.
Eine Datei auf einer SSD bleibt normalerweise nach dem Ausschalten erhalten. Daten im RAM und in Registern sind für die aktuelle Arbeit gedacht.
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Vom Befehl zum Ergebnis
Jetzt greifen die Teile ineinander. Die CPU wiederholt eine kurze Folge von Schritten sehr oft: Sie erhält einen Befehl, das Steuerwerk deutet ihn, das Rechenwerk verarbeitet Daten und das Ergebnis wird abgelegt oder ausgegeben.
Du klickst in einem Lernprogramm auf „Nächste Aufgabe“.
- Das Programm erkennt deinen Klick.
- Die CPU erhält den passenden Befehl.
- Das Steuerwerk koordiniert die Schritte.
- Benötigte Daten werden aus dem Speicher bereitgestellt.
- Der Bildschirm zeigt die neue Aufgabe.
Ein Ergebnis entsteht nicht auf einmal: Befehl bereitstellen, Befehl deuten, Daten verarbeiten und Ergebnis weitergeben.
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Peripherie: Kontakt zur Außenwelt
Nicht jedes Computerteil gehört zur Zentraleinheit. Peripheriegeräte sind Geräte, die Daten eingeben, ausgeben oder außerhalb der zentralen Verarbeitung speichern. Dazu gehören zum Beispiel Tastatur, Maus, Bildschirm, Drucker und externe Festplatten.
Die Tastatur liefert Eingaben. Die Zentraleinheit verarbeitet sie nach den Befehlen des Programms. Der Bildschirm gibt das Ergebnis aus.
Du drückst auf der Tastatur einen Buchstaben. Die Tastatur sendet die Eingabe an den Computer. Die Zentraleinheit verarbeitet sie, und der Buchstabe erscheint auf dem Bildschirm.
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Zusammenfassung
Die Zentraleinheit verarbeitet Befehle und steuert wichtige Abläufe im Computer. Je nach Zusammenhang kann der Begriff nur die CPU oder weitere innere Bauteile meinen.
Das Steuerwerk organisiert die Schritte. Das Rechenwerk führt Rechnungen und Vergleiche aus. RAM und Register halten Daten und Befehle für die Verarbeitung bereit.
Tastatur, Maus und Bildschirm sind Peripheriegeräte. Sie verbinden den Computer mit der Außenwelt.