PC Hardware
Basic: Was ist eine CPU?
Wir alle kennen die Bezeichnung CPU - was ist das aber? Nun, die CPU ist sozusagen das Gehirn des PCs. Sie denkt und führt dann aus. Um es mal "einfach" auszudrücken.
Die CPU – Das Herzstück eines Computers
Die CPU (Central Processing Unit), auf Deutsch auch Hauptprozessor genannt, gehört zu den wichtigsten Komponenten eines Computers. Sie übernimmt einen großen Teil der Berechnungen, verarbeitet Befehle von Programmen und sorgt dafür, dass Betriebssystem, Anwendungen und Spiele ihre Aufgaben ausführen können.
Vereinfacht gesagt ist die CPU die zentrale Recheneinheit des PCs.
Was macht eine CPU?
Nahezu jede Aktion auf einem Computer führt früher oder später zu Berechnungen, die von der CPU verarbeitet werden müssen. Öffnest du beispielsweise ein Programm, entpackst eine Datei, bearbeitest ein Video oder startest ein Spiel, werden zahlreiche Befehle an den Prozessor weitergegeben.
Die CPU verarbeitet diese Befehle in extrem kurzer Zeit und koordiniert dabei auch die Zusammenarbeit mit anderen Komponenten wie Arbeitsspeicher, Grafikkarte und Massenspeicher.
Moderne Prozessoren bestehen dabei längst nicht mehr nur aus einem einzelnen Rechenkern. Sie besitzen mehrere CPU-Kerne, die verschiedene Aufgaben gleichzeitig bearbeiten können.
Kerne und Threads
Ein wichtiger Faktor bei modernen Prozessoren ist die Anzahl der Kerne.
Ein CPU-Kern kann grundsätzlich als eigene Recheneinheit innerhalb des Prozessors betrachtet werden. Während ältere Prozessoren häufig nur einen oder zwei Kerne besaßen, sind CPUs mit sechs, acht, zwölf oder noch mehr Kernen heute keine Seltenheit mehr.
Zusätzlich unterstützen viele Prozessoren mehrere sogenannte Threads pro Kern. Dadurch kann ein Kern mehrere Arbeitsabläufe effizienter verarbeiten.
Mehr Kerne bedeuten allerdings nicht automatisch in jeder Anwendung eine höhere Geschwindigkeit. Die verwendete Software muss diese Kerne auch entsprechend nutzen können.
Programme für Videobearbeitung, Rendering oder andere professionelle Anwendungen profitieren beispielsweise häufig stark von vielen CPU-Kernen.
Was bedeutet der CPU-Takt?
Die Geschwindigkeit eines Prozessors wird häufig mit seiner Taktfrequenz angegeben.
Diese wird normalerweise in Gigahertz (GHz) gemessen.
Ein Prozessor mit beispielsweise 5 GHz arbeitet mit mehreren Milliarden Taktzyklen pro Sekunde. Allerdings lässt sich die tatsächliche Leistung unterschiedlicher Prozessoren nicht allein anhand der GHz-Zahl vergleichen.
Auch die Architektur, die Anzahl der Kerne, Cache-Größe und Effizienz des Prozessors spielen eine wichtige Rolle.
Eine neuere CPU mit niedrigerem Takt kann deshalb unter Umständen schneller sein als ein deutlich älteres Modell mit höherer Taktfrequenz.
Der CPU-Cache
Direkt im Prozessor befindet sich außerdem besonders schneller Speicher – der sogenannte Cache.
Er dient dazu, häufig benötigte Daten möglichst schnell für die CPU bereitzuhalten. Da der Zugriff auf den normalen Arbeitsspeicher vergleichsweise länger dauert, kann ein gut aufgebauter Cache die Leistung eines Prozessors deutlich verbessern.
Bei modernen CPUs wird der Cache meist in mehrere Ebenen aufgeteilt:
L1-Cache ist sehr klein, dafür extrem schnell.
L2-Cache bietet mehr Speicherplatz und dient als weitere schnelle Zwischenstufe.
L3-Cache ist deutlich größer und wird häufig von mehreren CPU-Kernen gemeinsam genutzt.
Gerade bei Spielen kann ein großer und schneller Cache einen spürbaren Einfluss auf die Leistung haben.
CPU und Gaming
Beim Gaming denken viele zuerst an die Grafikkarte. Trotzdem spielt auch die CPU eine wichtige Rolle.
Während die Grafikkarte hauptsächlich für die Darstellung der Bilder zuständig ist, berechnet die CPU unter anderem Spielmechaniken, Physik, künstliche Intelligenz, Hintergrundprozesse und zahlreiche weitere Aufgaben.
Ist die CPU zu langsam für die eingesetzte Grafikkarte, kann ein sogenanntes CPU-Limit entstehen. Die Grafikkarte könnte zwar theoretisch mehr Bilder berechnen, muss jedoch auf Daten des Prozessors warten.
Besonders bei hohen Bildraten und niedrigeren Auflösungen kann die CPU deshalb einen großen Einfluss auf die FPS haben.
CPU und Grafikkarte sollten zusammenpassen
Beim Zusammenstellen eines Gaming-PCs sollte nicht ausschließlich möglichst viel Geld in die Grafikkarte investiert werden.
CPU und GPU sollten möglichst sinnvoll aufeinander abgestimmt sein.
Für einen normalen Gaming-PC ist beispielsweise nicht zwingend ein Prozessor mit extrem vielen Kernen erforderlich. Wer zusätzlich Videos bearbeitet, streamt, virtuelle Maschinen nutzt oder aufwendige Programme einsetzt, kann dagegen von zusätzlichen CPU-Kernen profitieren.
Stromverbrauch und Kühlung
Ein Prozessor erzeugt während des Betriebs Wärme. Je nach Modell und Leistungsaufnahme kann deshalb eine entsprechend leistungsfähige Kühlung notwendig sein.
Zum Einsatz kommen hauptsächlich:
* Luftkühler
* All-in-One-Wasserkühlungen
* individuelle Wasserkühlungen
Dabei bedeutet eine größere Kühlung nicht automatisch mehr Leistung. Entscheidend ist, dass die CPU zuverlässig innerhalb ihrer vorgesehenen Temperaturgrenzen betrieben werden kann.
Moderne Prozessoren können zudem ihre Taktfrequenz abhängig von Temperatur, Stromverbrauch und aktueller Belastung automatisch erhöhen oder reduzieren.
AMD oder Intel?
Im Desktop-Bereich gehören AMD und Intel zu den bekanntesten Herstellern von Prozessoren.
Beide Unternehmen bieten unterschiedliche Modelle für Gaming, Office-Systeme, Workstations und leistungsstarke High-End-PCs an.
Welche CPU besser geeignet ist, hängt deshalb stark vom gewünschten Einsatzzweck ab.
Bei der Auswahl sollten unter anderem folgende Punkte berücksichtigt werden:
* Gaming-Leistung
* Anzahl der Kerne und Threads
* Stromverbrauch
* Anschaffungspreis
* Mainboard-Plattform
* Aufrüstbarkeit
* unterstützter Arbeitsspeicher
* Kühlungsanforderungen
Statt ausschließlich auf den Hersteller zu achten, lohnt sich deshalb immer ein Vergleich konkreter Modelle.
Der passende Sockel
Eine CPU kann nicht mit jedem beliebigen Mainboard verwendet werden.
Prozessor und Mainboard müssen den gleichen beziehungsweise einen kompatiblen *PU-Sockel verwenden. Zusätzlich muss auch der Chipsatz beziehungsweise das BIOS des Mainboards den Prozessor unterstützen.
Wer einen PC selbst zusammenstellt oder seine CPU aufrüsten möchte, sollte deshalb vor dem Kauf unbedingt die Kompatibilität überprüfen.
Fazit
Die CPU ist eine der zentralen Komponenten eines Computers und beeinflusst sowohl die allgemeine Reaktionsgeschwindigkeit als auch die Leistung vieler Programme und Spiele.
Beim Kauf sollte man sich allerdings nicht von einzelnen Zahlen wie GHz, Kernanzahl oder Modellbezeichnungen täuschen lassen. Erst das Zusammenspiel aus Architektur, Taktfrequenz, Cache, Kernanzahl, Stromverbrauch und Software entscheidet darüber, wie leistungsfähig ein Prozessor tatsächlich ist.
Für einen gut abgestimmten PC gilt deshalb: Nicht die CPU mit den größten Zahlen ist automatisch die beste – sondern die CPU, die am besten zum eigenen System und Einsatzzweck passt.
Die CPU (Central Processing Unit), auf Deutsch auch Hauptprozessor genannt, gehört zu den wichtigsten Komponenten eines Computers. Sie übernimmt einen großen Teil der Berechnungen, verarbeitet Befehle von Programmen und sorgt dafür, dass Betriebssystem, Anwendungen und Spiele ihre Aufgaben ausführen können.
Vereinfacht gesagt ist die CPU die zentrale Recheneinheit des PCs.
Was macht eine CPU?
Nahezu jede Aktion auf einem Computer führt früher oder später zu Berechnungen, die von der CPU verarbeitet werden müssen. Öffnest du beispielsweise ein Programm, entpackst eine Datei, bearbeitest ein Video oder startest ein Spiel, werden zahlreiche Befehle an den Prozessor weitergegeben.
Die CPU verarbeitet diese Befehle in extrem kurzer Zeit und koordiniert dabei auch die Zusammenarbeit mit anderen Komponenten wie Arbeitsspeicher, Grafikkarte und Massenspeicher.
Moderne Prozessoren bestehen dabei längst nicht mehr nur aus einem einzelnen Rechenkern. Sie besitzen mehrere CPU-Kerne, die verschiedene Aufgaben gleichzeitig bearbeiten können.
Kerne und Threads
Ein wichtiger Faktor bei modernen Prozessoren ist die Anzahl der Kerne.
Ein CPU-Kern kann grundsätzlich als eigene Recheneinheit innerhalb des Prozessors betrachtet werden. Während ältere Prozessoren häufig nur einen oder zwei Kerne besaßen, sind CPUs mit sechs, acht, zwölf oder noch mehr Kernen heute keine Seltenheit mehr.
Zusätzlich unterstützen viele Prozessoren mehrere sogenannte Threads pro Kern. Dadurch kann ein Kern mehrere Arbeitsabläufe effizienter verarbeiten.
Mehr Kerne bedeuten allerdings nicht automatisch in jeder Anwendung eine höhere Geschwindigkeit. Die verwendete Software muss diese Kerne auch entsprechend nutzen können.
Programme für Videobearbeitung, Rendering oder andere professionelle Anwendungen profitieren beispielsweise häufig stark von vielen CPU-Kernen.
Was bedeutet der CPU-Takt?
Die Geschwindigkeit eines Prozessors wird häufig mit seiner Taktfrequenz angegeben.
Diese wird normalerweise in Gigahertz (GHz) gemessen.
Ein Prozessor mit beispielsweise 5 GHz arbeitet mit mehreren Milliarden Taktzyklen pro Sekunde. Allerdings lässt sich die tatsächliche Leistung unterschiedlicher Prozessoren nicht allein anhand der GHz-Zahl vergleichen.
Auch die Architektur, die Anzahl der Kerne, Cache-Größe und Effizienz des Prozessors spielen eine wichtige Rolle.
Eine neuere CPU mit niedrigerem Takt kann deshalb unter Umständen schneller sein als ein deutlich älteres Modell mit höherer Taktfrequenz.
Der CPU-Cache
Direkt im Prozessor befindet sich außerdem besonders schneller Speicher – der sogenannte Cache.
Er dient dazu, häufig benötigte Daten möglichst schnell für die CPU bereitzuhalten. Da der Zugriff auf den normalen Arbeitsspeicher vergleichsweise länger dauert, kann ein gut aufgebauter Cache die Leistung eines Prozessors deutlich verbessern.
Bei modernen CPUs wird der Cache meist in mehrere Ebenen aufgeteilt:
L1-Cache ist sehr klein, dafür extrem schnell.
L2-Cache bietet mehr Speicherplatz und dient als weitere schnelle Zwischenstufe.
L3-Cache ist deutlich größer und wird häufig von mehreren CPU-Kernen gemeinsam genutzt.
Gerade bei Spielen kann ein großer und schneller Cache einen spürbaren Einfluss auf die Leistung haben.
CPU und Gaming
Beim Gaming denken viele zuerst an die Grafikkarte. Trotzdem spielt auch die CPU eine wichtige Rolle.
Während die Grafikkarte hauptsächlich für die Darstellung der Bilder zuständig ist, berechnet die CPU unter anderem Spielmechaniken, Physik, künstliche Intelligenz, Hintergrundprozesse und zahlreiche weitere Aufgaben.
Ist die CPU zu langsam für die eingesetzte Grafikkarte, kann ein sogenanntes CPU-Limit entstehen. Die Grafikkarte könnte zwar theoretisch mehr Bilder berechnen, muss jedoch auf Daten des Prozessors warten.
Besonders bei hohen Bildraten und niedrigeren Auflösungen kann die CPU deshalb einen großen Einfluss auf die FPS haben.
CPU und Grafikkarte sollten zusammenpassen
Beim Zusammenstellen eines Gaming-PCs sollte nicht ausschließlich möglichst viel Geld in die Grafikkarte investiert werden.
CPU und GPU sollten möglichst sinnvoll aufeinander abgestimmt sein.
Für einen normalen Gaming-PC ist beispielsweise nicht zwingend ein Prozessor mit extrem vielen Kernen erforderlich. Wer zusätzlich Videos bearbeitet, streamt, virtuelle Maschinen nutzt oder aufwendige Programme einsetzt, kann dagegen von zusätzlichen CPU-Kernen profitieren.
Stromverbrauch und Kühlung
Ein Prozessor erzeugt während des Betriebs Wärme. Je nach Modell und Leistungsaufnahme kann deshalb eine entsprechend leistungsfähige Kühlung notwendig sein.
Zum Einsatz kommen hauptsächlich:
* Luftkühler
* All-in-One-Wasserkühlungen
* individuelle Wasserkühlungen
Dabei bedeutet eine größere Kühlung nicht automatisch mehr Leistung. Entscheidend ist, dass die CPU zuverlässig innerhalb ihrer vorgesehenen Temperaturgrenzen betrieben werden kann.
Moderne Prozessoren können zudem ihre Taktfrequenz abhängig von Temperatur, Stromverbrauch und aktueller Belastung automatisch erhöhen oder reduzieren.
AMD oder Intel?
Im Desktop-Bereich gehören AMD und Intel zu den bekanntesten Herstellern von Prozessoren.
Beide Unternehmen bieten unterschiedliche Modelle für Gaming, Office-Systeme, Workstations und leistungsstarke High-End-PCs an.
Welche CPU besser geeignet ist, hängt deshalb stark vom gewünschten Einsatzzweck ab.
Bei der Auswahl sollten unter anderem folgende Punkte berücksichtigt werden:
* Gaming-Leistung
* Anzahl der Kerne und Threads
* Stromverbrauch
* Anschaffungspreis
* Mainboard-Plattform
* Aufrüstbarkeit
* unterstützter Arbeitsspeicher
* Kühlungsanforderungen
Statt ausschließlich auf den Hersteller zu achten, lohnt sich deshalb immer ein Vergleich konkreter Modelle.
Der passende Sockel
Eine CPU kann nicht mit jedem beliebigen Mainboard verwendet werden.
Prozessor und Mainboard müssen den gleichen beziehungsweise einen kompatiblen *PU-Sockel verwenden. Zusätzlich muss auch der Chipsatz beziehungsweise das BIOS des Mainboards den Prozessor unterstützen.
Wer einen PC selbst zusammenstellt oder seine CPU aufrüsten möchte, sollte deshalb vor dem Kauf unbedingt die Kompatibilität überprüfen.
Fazit
Die CPU ist eine der zentralen Komponenten eines Computers und beeinflusst sowohl die allgemeine Reaktionsgeschwindigkeit als auch die Leistung vieler Programme und Spiele.
Beim Kauf sollte man sich allerdings nicht von einzelnen Zahlen wie GHz, Kernanzahl oder Modellbezeichnungen täuschen lassen. Erst das Zusammenspiel aus Architektur, Taktfrequenz, Cache, Kernanzahl, Stromverbrauch und Software entscheidet darüber, wie leistungsfähig ein Prozessor tatsächlich ist.
Für einen gut abgestimmten PC gilt deshalb: Nicht die CPU mit den größten Zahlen ist automatisch die beste – sondern die CPU, die am besten zum eigenen System und Einsatzzweck passt.