Recheneinheiten

Eine Recheneinheit ist eine funktionale Einheit in einem Rechensystem, die Operationen auf Daten ausführt. In digitalen Computern dienen Recheneinheiten der Durchführung arithmetischer und logischer Aufgaben. Typisch unterscheiden sich Recheneinheiten durch ihre Aufgabenbereiche, etwa ganzzahlige Rechenoperationen, Gleitkommaarithmetik oder vektorbasierte Verarbeitung.

Zu den häufigsten Recheneinheiten gehören die Arithmetic Logic Unit (ALU), die für Ganzzahlarithmetik und logische Operationen zuständig ist, und die Floating Point Unit (FPU), die Gleitkomma-Operationen behandelt. Viele Prozessoren integrieren außerdem Spezialeinheiten wie Multiplikatoren, Divisionseinheiten, Bitmanipulationsregister oder kryptografische Beschleuniger. Moderne Systeme setzen zusätzlich auf Vektor- bzw. SIMD-Einheiten, die mehrere Datenströme gleichzeitig bearbeiten.

Recheneinheiten arbeiten im Kontext eines Rechenkerns oder einer GPU in einem Parallelsystem. CPU-Architekturen nutzen Superscalar- und Pipelining, sodass mehrere Recheneinheiten gleichzeitig operieren. Speicherzugriffe, Registerdatei und Steuerwerk koordinieren den Ablauf. In Grafikkarten und Hochleistungsprozessoren finden sich oft hunderte oder tausende Recheneinheiten, die in SIMD-Linien organisiert sind.

Die Leistungsfähigkeit einer Anlage wird unter anderem durch die Anzahl und Taktfrequenz der Recheneinheiten bestimmt und oft in FLOPS gemessen. Recheneinheiten ermöglichen spezialisierte oder generalisierte Verarbeitung — von wissenschaftlichen Simulationen über Grafikberechnungen bis hin zu KI-Workloads. Die effiziente Nutzung hängt von Compiler-Techniken, Speichersystemen und Energieeffizienz ab.