In modernen CPUs sind zwei Statistiken der Kern der Werbung. Die erste ist die Taktrate in GHz und die zweite die Anzahl der Prozessorkerne. Während beide für die Leistung wichtig sind, gibt es noch viele andere Faktoren. Diese Menagerie von Elementen bedeutet, dass es schwierig ist, die Leistung von zwei verschiedenen CPU-Architekturen zu vergleichen.
Zum Beispiel kann man die Leistung einer CPU von Intel und einer CPU von AMD nicht direkt vergleichen, indem man nur die Statistiken vergleicht. Der einzig zuverlässige Weg, den Leistungsunterschied festzustellen, besteht darin, reale Benchmarks durchzuführen. Frustrierend werden Sie feststellen, dass der Leistungsvergleich zwischen den Benchmarks etwas variieren kann. Jede CPU-Architektur hat Stärken und Schwächen, die zur Codierung bestimmter Programme passen oder damit zu kämpfen haben.
Um die beste Leistung für Sie zu erzielen, überprüfen Sie am besten die Leistungsstatistiken in dem Programm oder den Programmen, die Sie verwenden möchten. Wenn die spezifische Software nicht bewertet wird, ist es am besten, nach allgemeinen durchschnittlichen Leistungsunterschieden zu suchen, idealerweise in Programmen, die ähnliche Dinge tun.
Solange sich die gesamte CPU-Architektur zwischen den Generationen nicht zu sehr ändert, können Sie im Allgemeinen die Statistiken vergleichen, um zu sehen, welche am schnellsten ist. Dies funktioniert nur, wenn es relativ kleine inkrementelle Architekturänderungen gegeben hat. Signifikante Änderungen an der CPU-Architektur erschweren diese Vergleiche oft erheblich.
Beispielsweise ist es relativ einfach, die Leistung von AMDs Ryzen-CPUs über Generationen hinweg zu vergleichen. Es ist jedoch schwieriger, Leistungsunterschiede zwischen den CPUs der Ryzen-Familie von AMD und den CPUs der Bulldozer-Familie direkt vorherzusagen, da die Architekturen erhebliche Unterschiede aufweisen.
Single-Threaded-Leistung
Die Singlethread-Leistung misst, wie schnell ein einzelner CPU-Kern laufen kann. Das Leistungsunterscheidungsmerkmal innerhalb einer einzelnen CPU-Generation wird die Taktrate sein. Wie oben erwähnt, sind direkte Vergleiche zwischen CPU-Generationen aufgrund geringfügiger architektonischer Unterschiede etwas komplizierter. Vergleiche zwischen CPU-Herstellern sind dagegen noch komplexer.
Die Taktrate einer CPU wird in MHz oder GHz gemessen. MHz und GHz sind die normalen Kontraktionen für „Megahertz“ und „Gigahertz.“ Mega ist das SI-Standardpräfix für Millionen, während Giga das SI-Standardpräfix für Milliarden ist. Auf Festplatten werden Daten typischerweise in Bytes gespeichert; Ein MegaByte ist eine Million Bytes, während ein GigaByte eine Milliarde Bytes ist. Hertz ist eine Frequenzeinheit, wobei 1 Hz einmal pro Sekunde ist. Eine Uhr tickt mit einer Rate von 1 Hertz, während ein Standard-Computermonitor eine Bildwiederholfrequenz von 60 Hertz hat.
Die allererste CPU, die 1971 veröffentlichte Intel 4004, hatte eine Taktfrequenz von 740 KHz, 0,74 MHz oder 0,00074 GHz. Im Laufe der Zeit hat sich die Geschwindigkeit des CPU-Takts erhöht, da das CPU-Design und die Fertigungskapazitäten zugenommen haben erhöht. 1974 veröffentlichte Intel den 8008, der die berauschende Taktrate von 2 MHz erreichte. 1999 veröffentlichte AMD die Athlon-CPU, die als erste die 1-GHz-Marke erreichte.
Nur wenig später stießen CPU-Designs auf thermische Einschränkungen und hatten Mühe, die in einem so kleinen Bereich erzeugte Wärme abzuleiten. Um weitere Leistungssteigerungen zu erzielen, wurde ein Multi-Core-Ansatz gewählt, der es ermöglicht, zwei parallele Prozesse gleichzeitig zu betreiben. Dies verdoppelte die Arbeit, die in einem festgelegten Zeitrahmen erledigt werden konnte, erhöhte aber entscheidend nicht die Geschwindigkeit des Abschlusses eines einzelnen Prozesses. Trotz der Schwierigkeiten sind moderne CPUs gerade dabei, eine Taktrate von 5,5 GHz zu erreichen.
Fazit
CPUs verwenden eine Uhr, um ihre Geschwindigkeit zu regeln. Diese Uhr durchläuft jede Sekunde viele, viele Zyklen. Zur besseren Lesbarkeit und Verständlichkeit geben CPU-Hersteller die Taktrate von CPUs in GHz an. GHz ist eine Einheit, die Milliarden von Änderungen pro Sekunde bedeutet. Eine 5-GHz-CPU durchläuft fünf Milliarden Taktzyklen pro Sekunde.
Unter sonst gleichen Bedingungen wäre es fünfmal so schnell wie eine CPU mit 1 GHz. Die CPU-Architektur ist jedoch äußerst komplex. Im Laufe der Zeit hat sich die CPU-Architektur erheblich verbessert, was bedeutet, dass eine moderne 5-GHz-CPU mehr als fünfmal schneller ist als eine 1-GHz-CPU von damals, als diese noch topaktuell war.
Darüber hinaus ist GHz kein eindeutiges Maß für CPUs. Zum Beispiel haben GPUs jetzt Taktraten, die in GHz gemessen werden. Elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge mit einer Frequenz im GHz-Bereich liegt irgendwo zwischen Superhochfrequenz-Mikrowellen und den fernen Infrarotanteilen des Elektromagnetismus Spektrum.