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2.4 Allgemeiner Aufbau moderner Computer

Zentraleinheit | Steuerwerk | Rechenwerk | Arbeitsspeicher | Bussysteme
Eine Rechnerarchitektur, die nach den Prinzipien von Neumanns arbeitet, besteht aus den in Bild Von Neumann-Maschine dargestellten Elementen. Die vom Komplex Eingabe durch die Steuereinheit angeforderten Daten werden zusammen mit dem Programm im Arbeitsspeicher untergebracht. Für den Begriff Arbeitsspeicher wird synonym der Begriff Hauptspeicher verwendet. Das Steuerwerk (engl. Control Unit) kontrolliert nach der Maßgabe des Programms den Ablauf der Operationen, die mit den Daten ausgeführt werden sollen. Das Rechenwerk (engl. Arithmetic Logical Unit, ALU) ist unter der Kontrolle des Steuerwerks für diverse Berechnungen zuständig. In der herkömmlichen Rechnerarchitektur sind Rechenwerk, Steuerwerk und Hauptspeicher zusammengefaßt zur Zentraleinheit. Als CPU (Central Processing Unit) bezeichnet man primär die Einheit von Steuerwerk und Rechenwerk auf einem Chip (näheres zu Chips in Abschnitt Chips). Der Hauptspeicher ist im wesentlichen auf eigenen Bauteilen (Chips) untergebracht. Die Ausgabeeinheit übernimmt Daten, die von der Steuereinheit an diesen Komplex geschickt werden. Die Verbindung zwischen diesen Komponenten wird von sogenannten Bussen übernommen. Auf die Funktion der einzelnen Komponenten wird später genauer eingegangen, zuvor werden die logischen und physikalischen Grundlagen der Computer behandelt. Das Grundelement einer Rechenanlage soll anhand eines einfachen Bildes verdeutlicht werden: In einem Büro sitzt ein Angestellter (Steuerwerk); von der einen Seite erhält er durch eine Öffnung (Eingabeeinheit) Akten (Daten) gereicht; diese kann er auf verschiedene Fächer in seinem Schreibtisch verteilen (Speicher); mit einem Rechenschieber führt er die auf den Akten erforderlichen Berechnungen durch (Rechenwerk); welche Berechnungen er durchführt und wie er die Akten bearbeitet, richtet sich nach seiner Dienstvorschrift (Programm); schließlich gibt es auf der anderen Seite des Büros eine Öffnung, in die er die bearbeiteten Akten legt (Ausgabeeinheit).