Central Processing Unit (CPU)

Alles über CPUs, CPU-Kerne, Taktraten und mehr

Die Zentraleinheit ist die Computerkomponente, die für die Interpretation und Ausführung der meisten Befehle von der anderen Hardware und Software des Computers verantwortlich ist.

Alle Arten von Geräten verwenden eine CPU, einschließlich Desktop-, Laptop- und Tablet-Computern sowie Smartphones - sogar Ihr Flachbildfernseher.

Intel und AMD sind die beiden beliebtesten CPU-Hersteller für Desktops, Laptops und Server, während Apple, NVIDIA und Qualcomm große Smartphone- und Tablet-CPU-Hersteller sind.

Möglicherweise werden zur Beschreibung der CPU viele verschiedene Namen verwendet, darunter Prozessor, Computerprozessor, Mikroprozessor, Zentralprozessor und "das Gehirn des Computers".

Computermonitore oder Festplatten werden manchmal fälschlicherweise als CPU bezeichnet, aber diese Hardwareteile dienen ganz anderen Zwecken und sind in keiner Weise mit der CPU identisch.

Wie eine CPU aussieht und wo sie sich befindet

Eine moderne CPU ist normalerweise klein und quadratisch, mit vielen kurzen, abgerundeten Metallanschlüssen an der Unterseite. Einige ältere CPUs haben Pins anstelle von metallischen Anschlüssen.

Die CPU wird direkt an einen CPU- "Sockel" (oder manchmal an einen "Steckplatz") auf der Hauptplatine angeschlossen. Die CPU wird mit dem Stift nach unten in den Sockel eingesetzt, und ein kleiner Hebel dient zum Sichern des Prozessors.

Moderne CPUs können schon nach kurzer Zeit sehr heiß werden. Um diese Wärme abzuleiten, ist es fast immer erforderlich, einen Kühlkörper und einen Lüfter direkt auf der CPU anzubringen. In der Regel werden diese mit einem CPU-Kauf gebündelt.

Es sind auch andere erweiterte Kühloptionen erhältlich, einschließlich Wasserkühlungskits und Phasenwechseleinheiten.

Nicht alle CPUs haben Stifte auf ihrer Unterseite, aber in denjenigen, die dies tun, können die Stifte leicht verbogen werden. Seien Sie besonders vorsichtig, wenn Sie sie auf dem Motherboard installieren.

CPU-Takt

Die Taktrate eines Prozessors ist die Anzahl der Befehle, die er in einer bestimmten Sekunde verarbeiten kann, gemessen in Gigahertz.

Beispielsweise hat eine CPU eine Taktfrequenz von 1 Hz, wenn sie jede Sekunde einen Befehl verarbeiten kann. Hochgerechnet auf ein realistischeres Beispiel: Eine CPU mit einer Taktrate von 3,0 GHz kann 3 Milliarden Befehle pro Sekunde verarbeiten.

CPU-Kerne

Einige Geräte verwenden einen Single-Core-Prozessor, während andere über einen Dual-Core-Prozessor (oder Quad-Core-Prozessor usw.) verfügen. Wenn zwei Prozessoreinheiten nebeneinander betrieben werden, kann die CPU gleichzeitig zweimal pro Sekunde die Anweisungen verwalten, was die Leistung drastisch verbessert.

Einige CPUs können zwei Kerne für jeden verfügbaren physischen Kern virtualisieren. Dies wird als Hyper-Threading bezeichnet. Virtualisierung bedeutet, dass eine CPU mit nur vier Kernen wie eine CPU mit acht Kernen funktionieren kann, wobei die zusätzlichen virtuellen CPU-Kerne als separate Threads bezeichnet werden. Physische Kerne schneiden jedoch besser ab als virtuelle.

Wenn die CPU dies zulässt, können einige Anwendungen das sogenannte Multithreading verwenden. Wenn ein Thread als ein Teil eines Computerprozesses verstanden wird, bedeutet die Verwendung mehrerer Threads in einem einzelnen CPU-Kern, dass mehr Anweisungen gleichzeitig verstanden und verarbeitet werden können. Manche Software kann diese Funktion auf mehr als einem CPU-Kern nutzen, was bedeutet, dass noch mehr Anweisungen gleichzeitig verarbeitet werden können.

Beispiel: Intel Core i3 vs. i5 vs. i7

Ein genaueres Beispiel dafür, wie einige CPUs schneller sind als andere, ist die Entwicklung der Prozessoren durch Intel.

Wie Sie wahrscheinlich aufgrund ihrer Bezeichnung vermuten würden, sind die Intel Core i7-Chips besser als die i5-Chips, die besser als die i3-Chips sind. Warum man besser oder schlechter abschneidet als andere, ist etwas komplexer, aber dennoch ziemlich einfach zu verstehen.

Intel Core i3-Prozessoren sind Dual-Core-Prozessoren, während i5- und i7-Chips Quad-Core-Prozessoren sind.

Turbo Boost ist eine Funktion in i5- und i7-Chips, die es dem Prozessor ermöglicht, die Taktrate über die Basisgeschwindigkeit hinaus zu erhöhen, beispielsweise von 3,0 GHz auf 3,5 GHz, wann immer dies erforderlich ist. Intel Core i3-Chips verfügen nicht über diese Funktion. Prozessormodelle, die mit "K" enden, können übertaktet werden, was bedeutet, dass diese zusätzliche Taktrate ständig erzwungen und genutzt werden kann.

Durch Hyper-Threading können die beiden Threads pro CPU-Kern verarbeitet werden. Dies bedeutet, dass i3-Prozessoren mit Hyper-Threading nur vier gleichzeitige Threads unterstützen (da es sich um Dual-Core-Prozessoren handelt). Intel Core i5-Prozessoren unterstützen Hyper-Threading nicht, was bedeutet, dass auch sie gleichzeitig mit vier Threads arbeiten können. i7-Prozessoren unterstützen diese Technologie jedoch und können daher (da sie Quad-Core-Prozessoren sind) 8 Threads gleichzeitig verarbeiten.

Aufgrund der Strombeschränkungen bei Geräten ohne kontinuierliche Stromversorgung (batteriebetriebene Produkte wie Smartphones, Tablets usw.) unterscheiden sich deren Prozessoren - unabhängig davon, ob sie i3, i5 oder i7 sind - vom Desktop CPUs müssen ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Stromverbrauch finden.

Weitere Informationen zu CPUs

Weder die Taktrate noch einfach die Anzahl der CPU-Kerne ist der einzige Faktor, der bestimmt, ob eine CPU "besser" als eine andere ist. Dies hängt meistens von der Art der Software ab, die auf dem Computer ausgeführt wird, dh von den Anwendungen, die die CPU verwenden.

Eine CPU hat zwar eine niedrige Taktrate, ist aber ein Quad-Core-Prozessor, während eine andere eine hohe Taktrate hat, aber nur ein Dual-Core-Prozessor ist. Die Entscheidung, welche CPU die andere übertrifft, hängt ganz davon ab, wofür die CPU verwendet wird.

Ein CPU-anspruchsvolles Videobearbeitungsprogramm, das mit mehreren CPU-Kernen am besten funktioniert, funktioniert auf einem Multicore-Prozessor mit niedrigen Taktraten besser als auf einer Single-Core-CPU mit hohen Taktraten. Nicht jede Software, Spiele usw. kann sogar mehr als nur einen oder zwei Kerne nutzen, wodurch mehr verfügbare CPU-Kerne ziemlich unbrauchbar werden.

Eine weitere Komponente einer CPU ist der Cache. Der CPU-Cache ist wie ein temporärer Aufbewahrungsort für häufig verwendete Daten. Anstatt für diese Elemente den Direktzugriffsspeicher aufzurufen, bestimmt die CPU, welche Daten Sie scheinbar weiterhin verwenden, geht davon aus, dass Sie sie weiterhin verwenden möchten, und speichert sie im Cache. Der Cache ist schneller als die Verwendung von RAM, da er ein physischer Teil des Prozessors ist. Mehr Cache bedeutet mehr Speicherplatz für solche Informationen.

Ob auf Ihrem Computer ein 32-Bit- oder ein 64-Bit-Betriebssystem ausgeführt werden kann, hängt von der Größe der Dateneinheiten ab, die die CPU verarbeiten kann. Mit einem 64-Bit-Prozessor kann auf einmal und in größeren Teilen auf mehr Speicher zugegriffen werden als mit einem 32-Bit-Prozessor. Aus diesem Grund können 64-Bit-spezifische Betriebssysteme und Anwendungen nicht auf einem 32-Bit-Prozessor ausgeführt werden.

Sie können die CPU-Details eines Computers zusammen mit anderen Hardwareinformationen mit den meisten kostenlosen Systeminformationstools anzeigen.

Neben den Standardprozessoren, die in kommerziellen Computern verfügbar sind, werden Quantenprozessoren für Quantencomputer entwickelt, die die Wissenschaft hinter der Quantenmechanik nutzen.

Jedes Motherboard unterstützt nur einen bestimmten Bereich von CPU-Typen. Wenden Sie sich daher vor dem Kauf immer an den Hersteller Ihres Motherboards. CPUs sind übrigens nicht immer perfekt. Dieser Artikel untersucht, was mit ihnen schief gehen kann.