Die CPU ist eine der wesentlichen Kernkomponenten in einem PC oder Smartphone und stellt die Zentraleinheit des Geräts dar. In dem folgenden Artikel erfahren Sie, was eine CPU genau ist, Details zum Aufbau und was die Geschwindigkeit einer CPU über sie aussagt.
CPU steht für Central Processing Unit und ist auf dem Mainboard die Zentraleinheit des Computers.
Die Anzahl benötigten CPU-Kerne ist vom Anforderungsprofil abhängig. Aktuelle CPUs haben im Workstation-Bereich bis zu 64 Kerne. Für den Heimgebrauch sollte die CPU über mindestens 4 Kerne verfügen.
Die Geschwindigkeit einer CPU wird in Hertz angegeben, ist für die Leistung einer CPU alleine aber nicht aussagekräftig, da ältere Prozessoren zum Teil höhere GHz-Raten als moderne CPUs hatten und trotzdem deutlich langsamer sind.
Inhalt
1. Die CPU als Zentraleinheit
Der Begriff CPU steht als Abkürzung für Central Processing Unit und bedeutet übersetzt etwa zentrale Prozessoreinheit. Auf PC-Systemen bildet die CPU zusammen mit dem Mainboard das wesentliche Grundgerüst im Computer-Aufbau und wird durch weitere Komponenten wie Netzteil, Arbeitsspeicher, Grafikkarte, Laufwerke usw. ergänzt.
Ein AMD Ryzen Prozessor im Sockel AM4.
Die CPU sitzt in einem CPU-Sockel auf dem Mainboard. Die Sockel unterscheiden sich von CPU-Hersteller zu CPU-Hersteller und sind auch innerhalb der Herstellerfamilie nicht beliebig kompatibel. Vor dem Kauf einer CPU und eines Mainboards müssen Sie daher sicherstellen, dass die beiden Komponenten zueinander kompatibel sind.
Die CPU-Sockel auf dem Mainboard sind nur für den jeweils passenden CPU-Typ.
2. Aufbau eines Prozessors
Eine CPU besteht vereinfacht dargestellt aus verschiedenen Bausteinen, welche je nach Hersteller und Modell variieren können:
- CPU-Register
Das CPU-Register ist ein besonders schneller Speicher, indem die Daten für die Berechnung zwischengespeichert werden. - Arithmetisch-logische Einheit
Die arithmetisch-logische Einheit (Arithmetic Logic Unit, ALU) führt die arithmetischen und logischen Operationen aus, quasi ein Rechenwerk. - Steuerwerk
Das Steuerwerk oder auch die Steuereinheit (Control Unit, CU) koordiniert die Kommunikation zwischen dem RAM und den anderen Elementen innerhalb der CPU. - Datenbusse
Über die Datenbusse werden die Informationen innerhalb der CPU transferiert.
Vereinfachte Darstellung vom Aufbau und Elektronik einer CPU. Bildquelle Wikipedia, CC-BY-SA3.0
Viele CPUs haben darüber hinaus noch weitere Bestandteile wie Co-Prozessoren für bestimmte Rechenaufgaben, Virtualisierung oder integrierte Komponenten wie beispielsweise die GPU für die Grafikdarstellung. Prozessoren werden mit einer Strukturbreite von 10 bis 14 Nanometer-Technik hergestellt und kommen mit verschiedenen Ebenen auf 5 Milliarden und mehr Transistoren (Schaltungen).
Was ist eine GPU?
Der Begriff GPU steht für Graphics Processing Unit und beschreibt den Hauptprozessor der Grafikkarte. Diese sind in den letzten Jahren, vorrangig für Gaming-PCs zum Spielen von 3D-Games, immer leistungsfähiger geworden und spielen auch beim Mining von Bitcoins und anderer Kryptowährungen eine wesentliche Rolle.
3. Daten zur Geschwindigkeit einer CPU
Das mooresche Gesetz, benannt nach Gordon Moore, der 1965 die These aufstellte, dass sich die CPU-Leistung jedes Jahr verdoppelt, hatte lange Zeit tatsächlich Gültigkeit. Inzwischen ist die Entwicklung etwas langsamer und braucht aktuell 18 Monate, bis sich die Rechenleistung verdoppelt.
Der Takt einer CPU wird in Hertz (Hz) angegeben und erreicht bei High-End-Modellen schon über 5 Gigahertz (GHz). Trotzdem sagt der reine CPU-Takt nichts über die Leistungsfähigkeit einer CPU aus. Gegenüber älteren CPUs sind neuere Modelle mit mehr Cache-Speicher und Kernen ausgestattet, sodass bei gleicher oder niedriger Taktzahl eine moderne CPU deutlich schneller als eine ältere CPU arbeiten kann. Zudem haben die Hersteller viele Funktionen, welche früher auf gesonderten Chips auf der Hauptplatine untergebracht waren, in die CPU verlagert, um so eine noch höhere Performance zu erzielen.
Ein weiteres Kriterium für die Rechengeschwindigkeit ist die Anzahl der Kerne. Grundsätzlich kann man behaupten, dass je mehr Kerne eine CPU zur Verfügung stellt, desto mehr Rechenaufgaben können parallel abgearbeitet werden. Diese grundsätzliche Aussage muss aber relativiert werden, wenn die Programme und das Betriebssystem nicht effizient mit den Rechenwerken umgehen und gleichmäßig auslasten. Aus dem Grund werden die Kerne dem Betriebssystem gegenüber nochmals unterteilt und als logische Prozessoren angezeigt.
Die Auslastung von logischen Prozessoren können Sie sich im Task-Manager von Windows anzeigen lassen, indem Sie über das Kontextmenü die Graph-Darstellung auf logische Prozessoren umschalten.
Der Task-Manager zeigt die Auslastung der logischen Prozessoren an.
4. Im Desktop-Segment sind Intel und AMD sehr verbreitet
Für den Windows PC-Bereich sind sowohl Intel als auch AMD die Marktführer und bilden im Heimsegment alle CPUs ab. Die Anteile von Intel und AMD an den genutzten Prozessoren der Windows-User auf der Online-Vertriebsplattform Steam im Juni 2021 verteilten sich auf ca. 72 Prozent Intel und 28 Prozent AMD. Für den Smartphone-Markt spielen AMD und Intel dagegen keine Rolle. Hier teilen sich Apple, Qualcomm, Samsung und andere Anbieter den Markt unter sich auf.
Derzeit sind im Mittelklassesegment 4 bis 6 Kerne Standard. Die Daten zur verwendeten CPU können Sie sich mit kostenlosen PC-Diagnose-Tools wie CPU-Z oder den speziellen Tools der CPU-Hersteller (Intel Processor Diagnostic Tool bzw. AMD AMD Ryzen Master) anzeigen lassen.
Daten zur CPU erhalten Sie mit Tools wie CPU-Z.
Auf dem Bild sehen Sie eine aktuelle 6-Kern-CPU von AMD mit allen wesentlichen Informationen.
5. Die Auswahl des richtigen Prozessors
Der Markt an verschiedenen CPUs von Intel und AMD gleicht derzeit einem regelrechten Dschungel und ist auch für versierte Anwender durch viele Abkürzungen in der Prozessor-Bezeichnung nur schwer zu durchblicken. Der Grund liegt darin, dass beide Hersteller derzeit verschiedene Prozessor-Generationen anbieten, welche sich in Aufbau, Takt sowie Anzahl der Kerne und gegebenenfalls interner Grafikeinheit deutlich unterschieden.
Für welche CPU und damit Wahl der Plattform (aktuell AMD AM4 oder Intel LGA1200) Sie sich für einen Heim-PC entscheiden, hängt maßgeblich vom Einsatzzweck ab. Für einen Bürorechner mit den typischen Aufgaben Office, Web und Streaming reicht eine 4-Kern-CPU beider Hersteller aus.
Aufwendige 3D-Spiele dagegen brauchen nicht nur eine schnelle Grafikkarte, sondern auch eine leistungsfähige Mehrkern-CPU. Für einen Gaming-PC sollten Sie daher den Kauf einer CPU mit mindestens 6 Kernen in Erwägung ziehen. Beachten Sie aber, dass hier Grafikkarte und CPU in einem ausgewogenen Verhältnis stehen müssen. Es macht keinen Sinn, eine billige Grafikkarte mit einer sehr schnellen, teuren CPU zu verheiraten und umgekehrt. Im Internet finden sich zahlreiche Ratgeber zur Wahl des richtigen Prozessors und Grafikkarte, während Webseiten wie PC Games Hardware mit Datenbanken zu den vielen CPUs und Grafikkarten, Einzeltests und Bauvorschlägen für eigene Computer eine gute Informationsquelle sind.
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