Was bedeutet CPU? – Wie wird die Geschwindigkeit angegeben?

Die CPU wird oft als Herz eines Computers angesehen, denn die CPU ist theoretisch in der Lage, alle möglichen Berechnungen eines Computers durchzuführen. Jedoch bekommt Sie in manchen Bereichen Unterstützung von anderen speziellen Prozessoren, z.B. bei grafischen Anwendungen von der GPU (dem Grafikprozessor).

Früher galt, je höher die Taktfrequenz einer CPU ist, desto mehr Berechnungen schafft der Prozessor / Sekunde durchzuführen. Die Geschwindigkeit wird in Hz angegeben.

• 1 Hz = 1 Arbeitsschritt / Sekunde
• 1000 Hz = 1 KHz (1000 Arbeitsschritte / Sekunde)
• 1000 KHz = 1 MHz (1000.000 Arbeitsschritte / Sekunde)
• 1000 MHz = 1 GHz (1000.000.000 Arbeitsschritte / Sekunde)

Das stimmt theoretisch heute auch noch, weil 1 Arbeitsschritt ja immer noch 1 Arbeitsschritt ist. Es kommt aber auch darauf an, wie „verschwenderisch“ bzw. wie „gut“ der Prozessor mit seinen Ressourcen umgeht. Es gilt trotzdem, gleicher Prozessortyp mit höherem Takt, hat die höhere Leistung.

Prozessoren sind sozusagen echte Wahrsager, denn in den zur Verfügung stehenden Cache (Zwischenspeicher / Vorhersagespeicher) lagern sie Informationen ein, von denen sie der Meinung sind, dass diese die nächsten seien werden, die verlangt werden. Das spart natürlich Rechenzeit, wenn die Vorhersage stimmt. Es kommt also zusätzlich darauf an, wie viel Cache vorhanden ist, wie schnell dieser ist und wie gut der Prozessor für die Abläufe konzipiert worden ist.

Mehrere Prozessoren auf einem Chip

Damals hatte jede CPU nur einen Kern, mittlerweile hat eine CPU mehrere Kerne z. B. zwölf. 12 Kerne bedeuten in dem Fall eigentlich 12 Prozessoren in einem, dadurch können 12 komplett unabhängige Aufgaben parallel bearbeitet werden. Allerdings geht die Rechnung 12 x 3 GHz = 36 GHz nicht auf, es sind und bleiben 12 x 3 GHz (aus 12 LKW mit 300 PS wird auch nicht ein LKW mit 3600 PS).

Allerdings sind entsprechend programmierte Anwendungen auch in der Lage, mehrere oder alle Kerne für sich zu beanspruchen. Das wird möglich, indem ein großer Prozess in mehrere kleine Prozesse zerlegt und an die einzelnen Kerne verteilt wird.

Turbotakt

Viele Prozessoren verfügen über einen Turbotakt. Dadurch können bei Bedarf einzelne Kerne des Prozessors auf einer erhöhten Taktrate (teils deutlich über dem Basistakt) betrieben werden. Beispielsweise könnte der Basistakt bei 2,5 GHz für alle Kerne liegen, der Turbotakt für einen einzelnen Kern aber z. B. bei 4,0 GHz.

Besonders Anwendungen, die nicht auf Mehrkernprozessoren ausgelegt sind, können davon profitieren. Meist existieren auch verschiedene Profile, dadurch können je nach Auslastung der Turbotakt und die Anzahl der beschleunigten Kerne variieren.

Mehrere Aufgaben gleichzeitig pro Kern erledigen

Manche CPU‘s unterstützen Technologien wie SMT (simultaner Mehrfadenbetrieb). Diese Technologie macht aus einem Kern zwei logische Kerne. Auf diesem Wege können mehr Ressourcen der CPU aktiv genutzt werden. Wenn die Funktion aktiviert wurde, zeigt das Betriebssystem in der Regel doppelt so viele Kerne an, als der Prozessor eigentlich besitzt. Bei einem 12-Kern Prozessor werden also 24 Kerne im Taskmanager bzw. Systemmonitor angezeigt.

Durch diese Maßnahme steigt in der Regel die Gesamtleistung der CPU stark an, kann aber in Ausnahmefällen sogar zu einer Leistungsminderung führen.

TDP

Häufig finden Sie beim Prozessorkauf auch die Angabe „TDP“. Wenn von TDP gesprochen wird, ist „Thermal Design Power“ gemeint. Die Angabe wird in Watt angegeben und meint im Regelfall die maximale thermische Verlustleistung (entstehende Abwärme). Die Angabe soll bei der Auswahl des richtigen CPU-Kühlers helfen.

Allerdings kann man darauf im gewissen Rahmen auch auf den Verbrauch der CPU schließen. Umso höher die TDP-Angabe, desto mehr Strom verbraucht die CPU in der Regel. Dennoch können Sie die Werte nicht gleichsetzen, denn der maximale Stromverbrauch des Prozessors wird ein gutes Stück höher liegen, als die TDP Watt-Angabe es vermuten lässt.