Ausführungseinheit

Ausführungseinheit bezeichnet in der Rechnerarchitektur den Teil eines Prozessors, der Befehle tatsächlich ausführt. Nach dem Dekodieren und dem Beschaffen der Operanden aus dem Registersatz oder dem Cache wird die Operation in der Ausführungseinheit erledigt und das Ergebnis wieder in den Datenpfad zurückgeführt. Die Ausführungseinheit ist damit der Kern der arithmetisch-logischen Verarbeitung eines Prozessors.

Typische Bestandteile sind die arithmetisch-logische Einheit (ALU), die Gleitkommaeinheit (Floating Point Unit, FPU), Multiplikation- und Divisionseinheiten sowie, bei modernen Prozessoren, SIMD-Einheiten (etwa SSE/AVX). Je nach Architektur können auch spezielle Einheiten für Branch-Prediction, Ganzzahl- oder Vektoroperationen vorhanden sein. In vielen Architekturen werden mehrere Ausführungseinheiten parallel betrieben, um mehrere Mikrooperationen gleichzeitig zu verarbeiten.

Verantwortlich für Zuteilung: In Out-of-Order-Execution-Systemen werden Mikrooperationen aus einem Reorder Buffer an verfügbare Ausführungseinheiten verteilt. Dazu gehören Dispatch-Logik, Reservierungsstationen und Registerumbenennung. Die Effizienz einer Ausführungseinheit beeinflusst maßgeblich die Gesamtleistung, insbesondere bei numerisch-intensiven oder vektororientierten Arbeitslasten.

Der Begriff wird in deutscher Fachliteratur sowohl allgemein als auch in Zusammenhang mit spezifischen Architekturen verwendet. In Lehrbüchern wird die Ausführungseinheit oft als Teil des CPU-Datenpfads beschrieben, während andere Teile wie Instruction Fetch, Decode, Dispatch und Speicherzugriffe den Vor- bzw. Nachbereitungsprozess darstellen.