Prozessorkern
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Als Prozessorkern wird der zentrale Teil eines Mikroprozessors bezeichnet, der wenigstens aus der Arithmetisch logischen Einheit (Arithmetic Logical Unit, ALU), den Rechenregistern und den zum Transportieren von Daten von und zur Peripherie notwendigen logischen Schaltungen besteht.
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[Bearbeiten] Komponenten
Der Prozessorkern enthält neben dem Rechenwerk (ALU) zumindest einen Address-Dekoder, Intstruction-Dekoder, Akkumulator und 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), RAM und die Peripheriegruppen, auch wenn diese auf demselben Chip untergebracht sind.
[Bearbeiten] Prozessorfamilien
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 z.B. mit RISC oder CISC Architektur, von-Neumann-Architektur, Harvard-Architektur, DSP etc. 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 Microprozessor-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 z.B. On-Chip Timer, serielle Schnittstellen, I²C Bus, CAN Bus, A/D Wandler etc. 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.
[Bearbeiten] Beispiele
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)
