Computerverarbeitung

Computerverarbeitung bezeichnet den Prozess, bei dem ein Computer Eingaben in Form von Daten interpretiert, verarbeitet und als Ergebnisse ausgibt. Kernbestandteile sind Zentraleinheit (CPU), Arbeitsspeicher (RAM), Speichermedien und Ein-/Ausgabegeräte. Die CPU führt die Befehle eines Programms aus, indem sie Ladungen aus dem Speicher holt, sie dekodiert und die entsprechenden Rechen- oder Steueroperationen durchführt. Der Arbeitsspeicher dient als schneller Zwischenpuffer für Programme und Daten, während Speichermedien persistente Speicher bereitstellen. Ein-/Ausgabegeräte ermöglichen Eingabe, Anzeige und Kommunikation mit der Außenwelt.

Die Verarbeitung folgt typischerweise dem Von-Neumann-Modell, bei dem Programm und Daten im selben Speicher liegen. In spezialisierten Systemen kommt die Harvard-Architektur mit getrennten Speichern zum Einsatz. Moderne Computer nutzen Parallelverarbeitung, mehrere Kerne oder Einheiten wie Grafikkarten (GPUs), um Rechenaufgaben schneller zu bewältigen. Dabei können Pipelines, Vektor- oder SIMD-Ansätze den Durchsatz erhöhen.

Die Computerverarbeitung umfasst verschiedene Arten von Aufgaben: numerische Berechnungen, Text- und Symbolverarbeitung, Bild- und Tonverarbeitung sowie datenintensive Aufgaben in Datenbanken und KI-Anwendungen. Programme werden in Maschinencode oder Zwischenformen übersetzt und von Betriebssystemen verwaltet, die Ressourcen wie CPU-Zeit und Speicher zuweisen. Leistungskennzahlen umfassen Taktfrequenz, Durchsatz, Latenz und Energiebedarf. Neben der Rechentechnik spielt die Organisation der Software, Compiler und Laufzeitumgebungen eine zentrale Rolle für Effizienz und Zuverlässigkeit der Computerverarbeitung.