Was beeinflusst die CPU-Leistung? Hier ist alles, was Sie wissen müssen

Es stimmt, dass wenn Sie tausende von Dollar ausgeben, um die teuerste CPU auf dem Markt zu kaufen, sie besser funktioniert als die Alternativen. Allerdings könnte sie nur 5 bis 10 Prozent besser abschneiden als die nächstgelegene CPU, die mehrere Hundert Dollar günstiger ist. Daher ist es wichtig, die Faktoren zu kennen, die die CPU-Leistung beeinflussen, damit Sie eine bessere Kaufentscheidung treffen können.

Was ist eine CPU

Die CPU (Central Processing Unit), manchmal als „Prozessor“ bekannt, ist eines der wichtigsten Komponenten in einem Computersystem. Als das Gehirn des Computersystems obliegt ihr die Aufgabe, all die Datenberechnungen zu übernehmen und sicherzustellen, dass sie so schnell wie möglich verarbeitet werden.

Die CPU ist nichts, was Sie von außen am Computer sehen können. Tatsächlich werden Sie die CPU in einem vollständig montierten PC nicht sehen können. Um sie zu sehen, müssen Sie das Computergehäuse entfernen, das Kabel abziehen und den Kühlkörper (und den Ventilator) abnehmen, und erst dann können Sie die Oberfläche der CPU sehen. Die Form der CPU ist ein kleiner quadratischer Chip mit vielen Anschlussstiften darunter.

Die Bilder unten zeigen die Rückseite und die Oberseite einer CPU.

Wie funktioniert eine CPU

Um es einfach zu halten, kann die Funktionsweise einer CPU mit den folgenden drei Schritten veranschaulicht werden:

1. Wenn Sie auf eine Anwendung klicken, um sie auszuführen, wird die rohe Anleitung zuerst von der Festplatte (manchmal aus dem Arbeitsspeicher) abgerufen und zur CPU zur Verarbeitung gesendet.
2. Wenn die CPU die Anweisung erhält, führt sie die Logik aus und berechnet das Ergebnis.
3. Sobald die CPU die Verarbeitung abgeschlossen hat, sendet sie das Ergebnis an das entsprechende Gerät, um es dem Benutzer auszugeben.

Obwohl es einfach erscheint, müssen all diese drei Schritte in wenigen Sekunden abgeschlossen sein. Eine Verzögerung in einem dieser Schritte führt zu Verzögerungen im Computer.

Taktfrequenz

Jede CPU ist mit einer internen Uhr ausgestattet, die ihr einen Arbeits „Rhythmus“ vorgibt. Die „Taktfrequenz“, auch bekannt als „Taktgeschwindigkeit“, bezieht sich auf die Anzahl der Operationen, die die CPU in einem einzigen Sekunde durchführen kann.

Dies ist die Zahl in Hz (Hertz und, entsprechend, MegaHertz und GigaHertz, gesehen als MHz und GHz), die Sie normalerweise neben dem Namen einer CPU sehen.

Das Problem ist, dass man, um schneller zu werden, mehr Strom durch eine CPU leiten muss, und das erzeugt Wärme. Nach der Obergrenze von 4 GHz ist es schwierig, eine CPU ausreichend zu kühlen.

Die Leistung einer CPU in Hz beeinflusst hauptsächlich Einzel-Thread-Anwendungen. Die meisten modernen Softwareanwendungen, wie die beliebten Chrome- und Firefox-Browser, sind darauf ausgelegt, mehrere Kerne zu nutzen (mehr dazu im nächsten Abschnitt) und Threads, anstatt sich ausschließlich auf die Taktfrequenz zu verlassen. Typischerweise würde der Computer auf einer CPU mit mehreren Kernen, aber langsameren Taktfrequenzen besser arbeiten als auf einer schnelleren, aber mit nur einem Kern.

Anzahl der Kerne

Da es immer schwieriger wurde, die tatsächliche Geschwindigkeit zu erhöhen, beschlossen die CPU-Hersteller, Multitasking-Funktionen hinzuzufügen, indem sie mehr Kerne in die CPU einfügten.

Es ist ein Nachteil, Multicore-CPUs als das Äquivalent von „zwei oder mehr CPUs, die in demselben Paket zusammengeklebt sind“ zu beschreiben. Für den durchschnittlichen Verbraucher mag es so erscheinen, aber ihre tatsächlichen Designs sind viel intelligenter, als nur zwei CPUs nebeneinander zu kleben.

Durch das Koexistieren auf demselben Chip teilen sich die einzelnen Kerne einer Multicore-CPU einige Ressourcen, sowohl um die Produktionskosten zu senken als auch um die Leistung zu verbessern. Zum Beispiel könnten sie sich ein Stück Cache-Speicher, die Verbindungen zu anderen Elementen auf einer Hauptplatine usw. teilen.

Multicore-CPUs können homogene oder heterogene sein. Homogene CPUs enthalten zwei oder mehr identische Kerne. Heterogene CPUs enthalten Kerne unterschiedlicher Typen. Zum Beispiel enthalten die CPUs in modernen Smartphones normalerweise einen zentralen Kern, der besser für allgemeine Operationen geeignet ist, und mehrere kleinere, die bei Fotografie, K.I. usw. helfen.

Da sich die CPU-Hersteller darauf konzentrierten, mehr Kerne hinzuzufügen, anstatt die GHz-Grenze weiter zu erhöhen, folgten die moderne Software und Betriebssysteme. Die meisten modernen Softwareanwendungen nutzen bereits mehrere Kerne, aber Sie werden möglicherweise noch viele Tools, Anwendungen und sogar Spiele finden, die besser mit einer höheren Einzelkern-Geschwindigkeit funktionieren als mit Multicore. Dies geschieht, weil einige Arbeitslasten einfach nicht parallelisiert, in kleinere Teile aufgeteilt und über mehrere Kerne verteilt werden können.

Cache und Architektur

In den Zeiten von 8-Bit war der RAM eines Computers schnell genug, um einer CPU alles zu bieten, was sie benötigte. Als die CPUs immer schneller wurden, begann der RAM, hinterherzuhinken. So wurde der Cache in das Spiel eingeführt.

Ein Cache, der effektiv ein kleiner und extrem schneller Speicher ist, wird der CPU hinzugefügt, um sofortige Anweisungen aus dem RAM zu speichern. Da der Cache mit derselben Geschwindigkeit wie die CPU arbeitet, kann er Informationen in kürzester Zeit ohne Verzögerung an die CPU weitergeben.

Es gibt verschiedene Ebenen von Cache. Level-1 (L1) Cache ist die grundlegendste Form von Cache und findet sich in jeder CPU. Level-2 (L2) Cache hat eine größere Speicherkapazität und wird verwendet, um mehr unmittelbare Anweisungen zu speichern. Im Allgemeinen cached der L1-Cache den L2-Cache, der wiederum den RAM cached, der wiederum die Daten der Festplatte cached. Mit der neueren Multicore-Technologie gibt es sogar einen L3- oder L4-Cache, der größer ist und unter den verschiedenen Kernen geteilt wird.

Es ist erwähnenswert, dass diese in Zukunft weniger wichtig werden könnten, wenn jemand einen Weg findet, die Verbindung zwischen der CPU und dem RAM erheblich zu beschleunigen. Wir erwähnen dies, weil AMD vielleicht irgendwie geschafft hat, dies zu erreichen, und es ist einer der Gründe, warum ihre nächste Generation von Zen-Architekturprozessoren aufregend ist.

Oben sind die Faktoren, die die CPU-Leistung beeinflussen. Sie möchten vielleicht auch die Unterschiede zwischen einer Intel- und einer AMD-CPU kennenlernen und wie man eine AMD-CPU auswählt.