Die beiden wichtigsten Messgrößen für die CPU-Leistung sind die CPU-Taktrate und die Kernanzahl. Beide Messgrößen sind im Hinblick auf die CPU-Leistung wichtig, obwohl die spezifische Bedeutung der einzelnen Messgrößen je nach Aufgabe unterschiedlich ist.
Ein CPU-Kern ist eine einzelne Verarbeitungseinheit, Multi-Core-CPUs haben mehrere Kerne, die gleichzeitig völlig unterschiedliche Prozesse ausführen können. Die CPU-Taktgeschwindigkeit ist ein Maß dafür, wie schnell ein einzelner Kern arbeitet. Die CPU-Geschwindigkeit wird in Gigahertz gemessen, was Milliarden Zyklen pro Sekunde bedeutet. Im Vergleich zu Autos auf einer Straße ist eine hohe Taktrate mit einem Kern wie eine hohe Geschwindigkeitsbegrenzung auf einer einspurigen Straße, Autos können schneller fahren, aber die Straße ist leicht verstopft und verlangsamt alle. Die Anzahl der CPU-Kerne ist jedoch so, als würde man der Straße zusätzliche Fahrspuren hinzufügen, mehr Autos können gleichzeitig fahren, und wenn eine Fahrspur langsam ist, können die anderen noch funktionieren.
CPU-Taktgeschwindigkeit
Die CPU-Taktgeschwindigkeit ist für alle Aufgaben wichtig, sie beeinflusst direkt, wie schnell ein Prozess abgeschlossen werden kann. Dies gilt insbesondere für Singlethread-Aufgaben, die nicht parallelisiert werden können, um mehrere Threads zu unterstützen. In diesen Fällen kann jeweils nur ein CPU-Kern verwendet werden, sodass der CPU-Takt der wichtigste Faktor bei der Bearbeitung dieser Aufgaben ist.
Tipp: Ein Thread ist ein einzelner Prozess, der der Reihe nach von einem Ende zum anderen ausgeführt werden muss. Lässt sich ein Prozess in mehrere parallel ausführbare Prozesse aufteilen, spricht man von Multithreaded. Ein Multithread-Programm kann mehrere CPU-Kerne nutzen.
Höhere CPU-Taktraten erzeugen mehr Wärme, es war fast unmöglich, die 5-GHz-Grenze zu überschreiten, ohne exotische Kühlmethoden wie flüssigen Stickstoff zu verwenden.
Kernzahl
Mehrere CPU-Kerne können nur von Code genutzt werden, der Multithreading unterstützt. Wenn Programmierer ein Programm so gestalten können, dass einige Funktionen gleichzeitig mit anderen ausgeführt werden, kann dies die Leistung der Anwendung erheblich steigern. Anwendungen, die hohe Kernzahlen voll ausnutzen können, wie Renderer oder Encoder, können ein Leistungsverbesserungsverhältnis von fast 1:1 erzielen. Zwei CPU-Kerne können die Geschwindigkeit fast verdoppeln und zehn Kerne erhöhen die Geschwindigkeit fast um den Faktor zehn.
Eine Multi-Core-CPU bietet Single-Thread-Programmen einen kleinen Geschwindigkeitsvorteil, da es wahrscheinlicher ist als ein einzelner CPU-Kern kann der Erledigung jeder Aufgabe gewidmet werden, anstatt die CPU-Zeit mit dem Betriebssystem und anderer Software teilen zu müssen.
Mehrere Kerne erfordern kompliziertere CPU-Strukturen, um den Speicher zuverlässig zwischen den Kernen teilen zu können. Eine Erhöhung der Kernanzahl erhöht auch die erforderliche Größe der CPU, was die Kosten in die Höhe treiben kann.
Gesamtnutzen
Ihre beabsichtigte Arbeitsauslastung sollte verwendet werden, um Ihre allgemeine Entscheidung zu treffen, ob Sie eine CPU mit weniger Kernen und einer höheren Taktrate oder mehr Kernen bei einer niedrigeren Geschwindigkeit bevorzugen sollten. Wenn die meisten Ihrer Arbeiten deutlich voneinander profitieren, sollte dies ein wichtiger Faktor bei Ihrer Entscheidung sein. Wenn Ihre Arbeitslast jedoch ausgeglichen ist, wird empfohlen, auch eine ausgeglichene CPU zu erhalten.
Realistisch gesehen ist eine 5-GHz-CPU nur 25 % schneller als eine 4 GHz-CPU, während eine 8-Kern-CPU 33 % schneller ist als eine 6-Kern-CPU. Oberhalb von sechs oder acht Kernen werden Sie wahrscheinlich nur minimale Leistungsverbesserungen feststellen, es sei denn, Sie führen speziell Aufgaben durch, die alle verfügbaren CPU-Kerne verwenden.