CPU-Grundlagen Mehrere CPUs, Kerne und Hyper-Threading werden erläutert

Die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) in Ihrem Computer führt im Wesentlichen die Rechenprogramme aus. Moderne CPUs bieten jedoch Funktionen wie mehrere Kerne und Hyper-Threading. Einige PCs verwenden sogar mehrere CPUs. Wir sind hier, um alles zu klären.

Beim Vergleich der Leistung war die Taktfrequenz für eine CPU ausreichend. Die Dinge sind nicht mehr so ​​einfach. Eine CPU, die mehrere Kerne oder Hyperthreading bietet, ist möglicherweise wesentlich besser als eine Single-Core-CPU mit derselben Geschwindigkeit, die kein Hyperthreading bietet. Und PCs mit mehreren CPUs können einen noch größeren Vorteil haben. Alle diese Funktionen sind so konzipiert, dass PCs mehrere Prozesse leichter gleichzeitig ausführen können, wodurch sich die Leistung beim Multitasking oder bei leistungsstarken Anwendungen wie Video-Encoder und modernen Spielen erhöht. Schauen wir uns also alle diese Funktionen an und was sie für Sie bedeuten könnten.

Hyper-Threading

Hyper-Threading war der erste Versuch von Intel, PCs für Verbraucher parallel zu berechnen. Mit dem Pentium 4 HT wurde es bereits 2002 auf Desktop-CPUs vorgestellt. Da die Pentium 4 des Tages nur einen einzigen CPU-Kern enthielten, konnte sie wirklich nur eine Aufgabe gleichzeitig ausführen, selbst wenn sie schnell genug zwischen den Aufgaben wechseln konnte dass es wie Multitasking schien. Das Hyper-Threading hat versucht, das wieder wettzumachen.

Ein einzelner physischer CPU-Kern mit Hyper-Threading erscheint einem Betriebssystem als zwei logische CPUs. Die CPU ist immer noch eine einzelne CPU, daher ist es ein bisschen ein Schummel. Während das Betriebssystem zwei CPUs für jeden Kern sieht, verfügt die eigentliche CPU-Hardware nur über einen einzelnen Satz von Ausführungsressourcen für jeden Kern. Die CPU gibt vor, dass sie mehr Kerne hat als sie, und sie verwendet ihre eigene Logik, um die Programmausführung zu beschleunigen. Mit anderen Worten, das Betriebssystem wird dazu verleitet, zwei CPUs für jeden tatsächlichen CPU-Kern zu sehen.

Durch Hyper-Threading können die beiden logischen CPU-Kerne physische Ausführungsressourcen gemeinsam nutzen. Dies kann die Dinge etwas beschleunigen - wenn eine virtuelle CPU angehalten ist und wartet, kann die andere virtuelle CPU ihre Ausführungsressourcen ausleihen. Hyperthreading kann Ihr System beschleunigen, ist aber bei weitem nicht so gut wie echte zusätzliche Kerne.

Zum Glück ist Hyper-Threading nun ein „Bonus“. Während die ursprünglichen Consumer-Prozessoren mit Hyper-Threading nur einen einzigen Kern hatten, der sich als mehrere Kerne auszeichnete, verfügen moderne Intel-CPUs jetzt sowohl über mehrere Kerne als auch über Hyper-Threading-Technologie. Ihre Dual-Core-CPU mit Hyper-Threading wird in Ihrem Betriebssystem als vier Kerne dargestellt, während Ihre Quad-Core-CPU mit Hyper-Threading als acht Kerne angezeigt wird. Hyper-Threading ist kein Ersatz für zusätzliche Kerne, aber eine Dual-Core-CPU mit Hyper-Threading sollte eine bessere Leistung erbringen als eine Dual-Core-CPU ohne Hyper-Threading.

Mehrere Kerne

Ursprünglich hatten CPUs einen einzelnen Kern. Das heißt, die physische CPU hatte eine einzige zentrale Verarbeitungseinheit. Um die Leistung zu erhöhen, fügen die Hersteller zusätzliche "Kerne" oder Zentraleinheiten hinzu. Eine Dual-Core-CPU verfügt über zwei zentrale Verarbeitungseinheiten, so dass sie dem Betriebssystem als zwei CPUs erscheint. Eine CPU mit zwei Kernen kann beispielsweise zwei verschiedene Prozesse gleichzeitig ausführen. Dies beschleunigt Ihr System, da Ihr Computer mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen kann.

Im Gegensatz zum Hyper-Threading gibt es hier keine Tricks - eine Dual-Core-CPU hat buchstäblich zwei zentrale Verarbeitungseinheiten auf dem CPU-Chip. Eine Quad-Core-CPU verfügt über vier zentrale Verarbeitungseinheiten, eine Octa-Core-CPU verfügt über acht zentrale Verarbeitungseinheiten und so weiter.

Dadurch wird die Leistung erheblich verbessert, während die physische CPU-Einheit klein gehalten wird, sodass sie in einen einzigen Sockel passt. Es muss nur ein einzelner CPU-Sockel mit einer einzelnen CPU-Einheit vorhanden sein - nicht vier verschiedene CPU-Sockel mit vier verschiedenen CPUs, die jeweils ihre eigene Stromversorgung, Kühlung und andere Hardware benötigen. Es gibt weniger Latenzzeiten, da die Kerne schneller kommunizieren können, da sich alle auf demselben Chip befinden.

Der Task-Manager von Windows zeigt dies ziemlich gut. Hier sehen Sie zum Beispiel, dass dieses System eine tatsächliche CPU (Socket) und vier Kerne hat. Durch Hyperthreading sieht jeder Kern für das Betriebssystem wie zwei CPUs aus, so dass 8 logische Prozessoren angezeigt werden.

Mehrere CPUs

Die meisten Computer verfügen nur über eine einzige CPU. Diese einzelne CPU kann über mehrere Kerne oder Hyper-Threading-Technologie verfügen. Es ist jedoch immer nur eine physische CPU-Einheit in einem einzelnen CPU-Sockel auf dem Motherboard.

Bevor Hyper-Threading und Multi-Core-CPUs auf den Markt kamen, versuchten die Leute, den Computern zusätzliche Rechenleistung hinzuzufügen, indem sie zusätzliche CPUs hinzufügten. Dies erfordert ein Motherboard mit mehreren CPU-Sockeln. Das Motherboard benötigt auch zusätzliche Hardware, um diese CPU-Sockel mit dem RAM und anderen Ressourcen zu verbinden. In dieser Art von Setup gibt es viel Aufwand. Es gibt zusätzliche Latenzzeiten, wenn die CPUs miteinander kommunizieren müssen, Systeme mit mehreren CPUs mehr Strom verbrauchen und das Motherboard mehr Sockel und Hardware benötigt.

Systeme mit mehreren CPUs sind heutzutage bei Heimbenutzer-PCs nicht sehr verbreitet. Selbst ein leistungsstarker Gaming-Desktop mit mehreren Grafikkarten verfügt im Allgemeinen nur über eine einzige CPU. Unter den Supercomputern, Servern und ähnlichen High-End-Systemen finden Sie mehrere CPU-Systeme, die so viel Energie benötigen, wie sie können.

Je mehr CPUs oder Kerne ein Computer hat, desto mehr Funktionen können auf einmal ausgeführt werden, was die Leistung bei den meisten Aufgaben verbessert. Die meisten Computer verfügen jetzt über CPUs mit mehreren Kernen - die effizienteste Option, die wir besprochen haben. Auf modernen Smartphones und Tablets finden Sie sogar CPUs mit mehreren Kernen. Intel-CPUs verfügen auch über Hyper-Threading, eine Art Bonus. Einige Computer, die viel CPU-Energie benötigen, verfügen zwar über mehrere CPUs, sind jedoch weniger effizient als es klingt.

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