imported>✓: Das Rechenwerk ist Teil des Kerns, nicht andersherum. Abschnitt "Komponenten und Bausteine" von Nennung von CPU und MCU bereinigt, letzteres in Abschnit "Mikrocontroller" integriert.

2026-04-09T04:09:47Z

Das Rechenwerk ist Teil des Kerns, nicht andersherum. Abschnitt "Komponenten und Bausteine" von Nennung von CPU und MCU bereinigt, letzteres in Abschnit "Mikrocontroller" integriert.

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Als '''Prozessorkern''' oder auch '''Rechenkern''' ({{enS|core}}) wird der zentrale Teil eines [[Mikroprozessor]]s bezeichnet.<ref>{{Literatur |Autor=Steve Furber |Titel=Microprocessors: the engines of the digital age |Sammelwerk=Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences |Band=473 |Nummer=2199 |Datum=2017-03 |ISSN=1364-5021 |Seiten=20160893 |Sprache=en |Online=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.2016.0893 |Abruf=2026-02-11 |DOI=10.1098/rspa.2016.0893}}</ref> Moderne Mikroprozessoren verfügen mitunter über mehrere Rechenkerne. Sie werden als [[Mehrkernprozessor]]en oder Multiprozessoren bezeichnet und sind seit den [[2010er]] Jahren in einer Vielzahl von Geräten verfügbar. Enthält ein Prozessor nur einen Kern, wird dieser teilweise gleichbedeutend als ''{{lang|en|Central Processing Unit}}'' (''CPU'') bezeichnet.

== Komponenten und Bausteine ==
Ein moderner Prozessorkern besteht aus einer Vielzahl von Komponenten, bzw. integriert diese auf einem [[Die (Halbleitertechnik)|Chip]], welche im folgenden Abschnitt aufgezählt sind. Diese hochkomplexen Rechenkerne sind sogenannte [[System-on-a-Chip|Systems-on-Chip]] (SoC) und werden mittels der Methoden des [[Systems Engineering]] sowie der eigentlichen [[Electronic Design Automation]] (EDA) entwickelt.

Ein Prozessorkern besteht wenigstens aus:
* einem [[Rechenwerk]]
** einer [[Arithmetisch-logische Einheit|arithmetisch-logischen Einheit]] (ALU, Schaltungsblöcke für logische und Ganzzahl-Operationen)
** den Rechen[[Register (Computer)|registern]] ([[Akkumulator (Computer)|Akkumulator]] und meist weitere)
* den wesentlichen Teilen des [[Steuerwerk]]es
** [[Adressdekoder|Adress-Dekoder]] (Verwalten und ggf. Weiterzählen von [[Speicheradresse]]n sowie Laden und Speichern von Werten von Speicheradressen in Register bzw. umgekehrt)
** Instruktions-Dekoder (Verschalten von Registern als Inputs und Outputs mit Funktionsblöcken der ALU, um den aktuellen Befehl durchzuführen).
* einer Schnittstelle zur Anbindung an einen Speicherbus

Optionale Komponenten sind:
* [[Interrupt]]-Dekoder
* [[Cache]]
* [[Gleitkommaeinheit]]
* [[Memory Management Unit]] (MMU)
* weitere Mechanismen, die eng mit der inneren [[Prozessorarchitektur|Architektur des Prozessors]] verbunden sind.

== Prozessorfamilien ==
{{Siehe auch|Prozessorarchitektur|Mikroprozessor}}
Ein Prozessorkern ist eine reale Implementierung einer [[Prozessorarchitektur]]. Jede Architektur hat einen eigenen [[Befehlssatz]] und benötigt einen für sie geeigneten [[Compiler]] zur Programmerstellung. Verschiedene Prozessortypen mit weitgehend gleichem Kerndesign werden als eine „Familie“ bezeichnet. Wird ein Prozessordesign nennenswert überarbeitet oder verändert, so entsteht eine neue „Familie“, die fast immer [[Abwärtskompatibilität|abwärtskompatibel]] bleibt. Wird die Abwärtskompatibilität aufgegeben, so spricht man i. A. von einer neuen/anderen Prozessorarchitektur.

In der [[Entwurf integrierter Schaltungen|Chip-Entwicklung]] wird der Prozessorkern als Modul verwendet, das mit anderen Modulen zu einem kompletten Prozessor kombiniert werden kann. Beispielsweise gibt es eine eigene Power Management Unit (PMU) Einheit oder Modul, welches auch Teil der CPU ist.<ref>{{Literatur |Autor=Corey Gough, Ian Steiner, Winston Saunders |Titel=CPU Power Management |Sammelwerk=Energy Efficient Servers |Verlag=Apress |Ort=Berkeley, CA |Datum=2015 |ISBN=978-1-4302-6637-2 |Seiten=21–70 |Sprache=en |Online=http://link.springer.com/10.1007/978-1-4302-6638-9_2 |Abruf=2026-02-11 |DOI=10.1007/978-1-4302-6638-9_2}}</ref> Mitunter kann der Prozessorkern verschieden konfiguriert werden, z. B. mit mehr oder weniger Registern, mit oder ohne Gleitpunkteinheit u. ä., wodurch verschiedene Derivate entstehen, die jedoch alle zur selben Architekturfamilie gehören. Beispielsweise wird die [[ARM-Architektur]] als Intellectual Property (IP)-[[Geschäftsmodell]]s konfigurierbar angeboten. Siehe auch die [[Fabless]]-Entwicklung.

Das jeweilige Design 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. Konkret werden Mikroprozessoren von dafür spezialisierten Unternehmen aus der [[Halbleiterindustrie]] entwickelt und von darauf spezialisierten [[Halbleiterwerk|Halbleiterfabriken]] produziert. Andere Prozessoren, wie Mikrocontroller, werden von weiteren Unternehmen und Fabriken gefertigt.

Ebenfalls können Prozessorkerne auch in [[Complex Programmable Logic Device|CPLD]], besser [[Field Programmable Gate Array|FPGA]]-Bausteinen, emuliert werden.

=== Mikrocontroller ===
{{Hauptartikel|Mikrocontroller}}
Durch die Trennung zwischen Prozessorkern, Speicher/Cache und [[Hardwareschnittstelle|Peripherie]] können Hersteller verschiedene Mikroprozessor-Varianten anbieten, die neben dem gleichen Kern weitere Komponenten in unterschiedlicher Zusammenstellung beinhalten. Diese Art von Prozessoren werden als Mikrocontroller bezeichnet und sind Teil der [[Eingebettetes System|Embedded-Entwicklung]]. Sie sind typischerweise mit (On-Chip-)[[Random-Access Memory|RAM]]/[[Festwertspeicher|ROM]]-Speichern ausgerüstet. Zur Peripherie um den Prozessorkern herum zählen zum Beispiel On-Chip-[[Timer]], [[Watchdog]], [[serielle Schnittstelle]]n, [[I2C|I²C]]-Bus, [[Controller Area Network|CAN]]-Bus oder [[Analog-Digital-Umsetzer|A/D-Wandler]]. Dies können auch Radios (RF/HF – z. B. [[Bluetooth Low Energy|BLE]] oder [[Wi-Fi]]) oder sonstige Bausteine sein.<ref>{{Literatur |Autor=Behzad Razavi |Titel=75 Years of RF Design: Highlights and Paradigm Shifts |Sammelwerk=IEEE Solid-State Circuits Magazine |Band=15 |Nummer=3 |Datum=2023 |ISSN=1943-0582 |Seiten=62–79 |Online=https://ieeexplore.ieee.org/document/10224594/ |Abruf=2026-02-11 |DOI=10.1109/MSSC.2023.3280435}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Edward H. Currie |Titel=Entwurf von eingebetteten Mixed-Signal-Systemen: Ein praktischer Leitfaden für den Cypress PSoC |Verlag=Springer Nature Switzerland |Ort=Cham |Datum=2024 |ISBN=978-3-031-51487-6 |Online=https://link.springer.com/10.1007/978-3-031-51488-3 |Abruf=2026-02-11 |DOI=10.1007/978-3-031-51488-3}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[International Technology Roadmap for Semiconductors]] (ITRS) und Nachfolger (siehe dort)
* [[Liste von Mikroprozessoren]]

== Literatur ==
{{Siehe auch|Mikroprozessor|Mikroelektronik}}
* {{Literatur
|Autor=Helmut Bähring
|Titel=Mikrorechner-Technik. Band I: Mikroprozessoren und Digitale Signalprozessoren
|Reihe=Springer-Lehrbuch
|BandReihe=1 v. 2
|Verlag=Springer Berlin Heidelberg
|Ort=Berlin, Heidelberg
|Datum=2002
|ISBN=3-540-41648-X
|DOI=10.1007/978-3-662-12500-7}}
* {{Literatur
|Autor=Helmut Bähring
|Titel=Mikrorechner-Technik. Band II Busse, Speicher, Peripherie und Mikrocontroller
|Reihe=Springer-Lehrbuch
|BandReihe=2 v. 2
|Verlag=Springer Berlin Heidelberg
|Ort=Berlin, Heidelberg
|Datum=2002
|ISBN=3-540-43693-6
|DOI=10.1007/978-3-642-56179-5}}
* {{Literatur
|Autor=Matthias Menge
|Titel=Moderne Prozessorarchitekturen
|Verlag=Springer-Verlag
|Ort=Berlin/Heidelberg
|Datum=2005
|ISBN=3-540-24390-9
|DOI=10.1007/b139114}}

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Prozessorkern}}

== Einzelbelege ==
<references />

[[Kategorie:Mikroprozessortechnik]]

Prozessorkern - Versionsgeschichte

imported>✓: Das Rechenwerk ist Teil des Kerns, nicht andersherum. Abschnitt "Komponenten und Bausteine" von Nennung von CPU und MCU bereinigt, letzteres in Abschnit "Mikrocontroller" integriert.