Motherboard

Die CPU ist das Kernstück eines Rechners und führt die Hauptaufgaben aus, die an den Rechner gestellt werden. Für die Ausführung von Programmen im Rechner ist das Zusammenspiel folgender Komponenten unbedingt erforderlich (s. Abb. 6.2):

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Abbildung 6.2: schematischer Aufbau eines Motherboards

• Der Prozessor führt Rechen- und andere Operationen durch. Moderne Prozessoren sind in einem einzigen Chip integriert (Mikroprozessor). Der Prozessor alleine ist nicht arbeitsfähig, er benötigt Arbeitsspeicher für Programm und Daten.

• Der Arbeitsspeicher enthält das Programm (Befehle für den Prozessor) und Daten (Zahlenwerte, die als Operanden in die Rechenoperationen des Prozessors eingehen und als Ergebnisse vom Prozessor in den Arbeitsspeicher geschrieben werden). Programmspeicher und Datenspeicher werden in der Regel strikt getrennt verwaltet.

• Der Prozessorbus verbindet Prozessor und Hauptspeicher. An ihn sind auch die Tastatur, der Festplatten- und Diskettenanschluß sowie weitere Steckplätze angeschlossen. Bei einfacheren Rechnern ist der Systembus nur die Verlängerung des Prozessorbusses. Anspruchsvollere Systeme trennen die beiden, um eine schnellere Funktion des Prozessorbusses zu ermöglichen.

• Ein externer Taktgenerator (engl. clock) erzeugt einen Takt mit einer bestimmten Frequenz (Taktrate), die angibt, mit welcher Geschwindigkeit der Prozessor einen Befehl abarbeitet. Das ist notwendig, um den Prozessor in Betrieb zu halten. Dabei erhält er eine Folge von digitalen Impulsen, die er intern an seine Funktionsgruppen weiterleitet. Taktfrequenzen heute gängiger Prozessoren erreichen bereits Bereiche um die 2 GHz, aber wie schon in Kapitel 1 dargestellt, gibt es hier ständige Weiterentwicklungen.

• Die Ein-/Ausgabe-Einheit steht in Verbindung mit den Ein-/Ausgabegeräten, wie z.B. Tastatur und Monitor. Sie erledigt die Kommunikation zwischen dem Rechner und seiner Umwelt.

• Die DMA-Einheit sorgt für schnellen und effizienten Datentransfer zwischen Hauptspeicher und externen Speichern wie Festplatte oder CD-ROM Laufwerk, ohne den Prozessor dabei mit Arbeit zu belasten. In Abb. 6.2 nicht eingetragen ist eine batteriebetriebene Uhr.

Im folgenden betrachten wir die Funktionseinheiten der Grundplatine genauer.