Technik

Was ist ein CPU? Ein umfassender Leitfaden

Zuletzt aktualisiert am 4. September 2023 von Lars Weidmann

Wenn Sie sich gerade erst mit der Welt der Computer und Elektronik vertraut machen, kann die Terminologie, die zur Bezeichnung verschiedener Teile verwendet wird, verwirrend sein. Ein Begriff für eine Komponente, auf den Sie möglicherweise gestoßen sind, ist “CPU”, was für “Central Processing Unit” steht. CPUs befinden sich in fast allen Geräten, die Sie besitzen, sei es eine Smartwatch, ein Computer oder ein Thermostat. Sie sind dafür verantwortlich, Anweisungen zu verarbeiten und auszuführen und fungieren als das Gehirn Ihrer Geräte. In diesem Artikel erklären wir, wie CPUs mit anderen Teilen Ihrer Geräte interagieren und was sie so wesentlich für den Rechenprozess macht.

Wie wird ein CPU zum CPU?

Der CPU ist die Kernkomponente, die ein Computing-Gerät definiert, und obwohl er von entscheidender Bedeutung ist, kann der CPU nur zusammen mit anderer Hardware funktionieren. Der Siliziumchip befindet sich in einem speziellen Sockel auf der Hauptplatine (Motherboard) im Inneren des Geräts. Er ist separat vom Speicher, in dem Informationen vorübergehend gespeichert werden. Er ist auch separat von der Grafikkarte oder dem Grafikchip, der das Video und die 3D-Grafiken rendert, die auf Ihrem Bildschirm angezeigt werden.

CPUs werden hergestellt, indem Milliarden mikroskopischer Transistoren auf einem einzigen Computerchip angeordnet werden. Diese Transistoren ermöglichen es der CPU, die für die Ausführung in Ihrem Systemspeicher gespeicherten Programme auszuführen. Sie fungieren als winzige Schalter, die zwischen den Zuständen Ein und Aus wechseln und die binären Einsen und Nullen übermitteln, die allen Ihren Aktionen auf dem Gerät zugrunde liegen, ob Sie nun Videos anschauen oder eine E-Mail verfassen.

Einer der häufigsten Fortschritte in der CPU-Technologie besteht darin, diese Transistoren immer kleiner zu machen. Dies hat im Laufe der Jahrzehnte zu einer Verbesserung der CPU-Geschwindigkeiten geführt, die oft als Mooresches Gesetz bezeichnet werden.

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Im Kontext moderner Geräte hat ein Desktop- oder Laptop-Computer eine dedizierte CPU, die viele Verarbeitungsfunktionen für das System ausführt. Mobile Geräte und einige Tablets verwenden stattdessen einen System-on-a-Chip (SoC), der einen Chip enthält, auf dem sich die CPU neben anderen Komponenten befindet. Intel und AMD bieten beide CPUs mit Grafikchips und darauf gespeichertem Speicher an, was bedeutet, dass sie mehr als nur Standard-CPU-Funktionen ausführen können.

Was macht ein CPU eigentlich?

Im Kern nimmt ein CPU Anweisungen von einem Programm oder einer Anwendung entgegen und führt eine Berechnung durch. Dieser Prozess gliedert sich in drei Schlüsselphasen: Abrufen, Dekodieren und Ausführen. Eine CPU ruft die Anweisung aus dem RAM ab, dekodiert, was die Anweisung tatsächlich ist, und führt dann die Anweisung mit relevanten Teilen der CPU aus.

Die ausgeführte Anweisung oder Berechnung kann einfache Arithmetik, das Vergleichen von Zahlen, das Ausführen einer Funktion oder das Verschieben von Zahlen im Speicher umfassen. Da in einem Computing-Gerät alles durch Zahlen dargestellt wird, können Sie sich den CPU als einen Taschenrechner vorstellen, der unglaublich schnell arbeitet. Die resultierende Arbeitslast könnte das Starten von Windows, das Anzeigen eines YouTube-Videos oder das Berechnen von Zinseszinsen in einer Tabellenkalkulation sein.

In modernen Systemen fungiert die CPU als “Direktor”, indem sie Daten an spezialisierte Hardware weitergibt, wenn diese benötigt werden. Beispielsweise muss die CPU der Grafikkarte mitteilen, dass eine Explosion angezeigt werden soll, weil Sie ein Treibstofffass in einem Spiel abgeschossen haben, oder der Solid-State-Laufwerk muss ein Office-Dokument zum schnelleren Zugriff in den Systemspeicher übertragen.

Kerne, Taktfrequenzen und Kosten

Foto einer CPU auf einem Sockel
Bild einer CPU auf einem Motherboard

Ursprünglich hatte eine CPU einen einzigen Verarbeitungskern. Moderne CPUs bestehen jedoch aus mehreren Kernen, die es ihnen ermöglichen, mehrere Anweisungen gleichzeitig auszuführen und so mehrere CPUs auf einem einzelnen Chip unterzubringen. Einsteigerprozessoren haben heute zwischen zwei und vier Kernen, während sechs bis acht Kerne in Gaming-Geräten und PCs üblicher sind. Hochwertige Modelle können bis zu 32 Kerne haben, und professionelle Hardware kann darüber hinausgehen.

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Viele Prozessoren verwenden auch eine Technologie namens simultanes Multithreading. Stellen Sie sich einen einzelnen physischen CPU-Kern vor, der zwei Ausführungslinien (Threads) gleichzeitig ausführen kann und dadurch auf der Betriebssystemseite als zwei “logische” Kerne erscheint. Diese virtuellen Kerne sind nicht so leistungsfähig wie physische Kerne, da sie die gleichen Ressourcen teilen, aber insgesamt können sie die Multitasking-Leistung der CPU verbessern, wenn kompatible Software ausgeführt wird.

Die Taktfrequenz wird beim Betrachten von CPUs prominent beworben. Dabei handelt es sich um die “Gigahertz” (GHz)-Angabe, die effektiv angibt, wie viele Anweisungen ein CPU pro Sekunde verarbeiten kann, aber das ist nicht das ganze Bild, wenn es um die Leistung geht. Die Taktfrequenz spielt hauptsächlich eine Rolle beim Vergleich von CPUs aus derselben Produktfamilie oder Generation. Wenn alles andere gleich ist, bedeutet eine höhere Taktfrequenz einen schnelleren Prozessor. Allerdings liefert ein 3GHz-Prozessor aus dem Jahr 2010 weniger Arbeit als ein 2GHz-Prozessor aus dem Jahr 2020 aufgrund des fortschrittlicheren Unterbaus des neueren Modells.

Wie viel sollten Sie für eine CPU ausgeben? Wir haben mehrere Leitfäden, die Ihnen einige Vorschläge für die besten CPUs geben können, die Sie kaufen können. Als allgemeine Richtlinie gilt jedoch, dass Sie, wenn Sie kein Hardcore-Gamer sind oder Videos bearbeiten möchten, nicht mehr als 200 bis 300 Euro ausgeben müssen. Sie können die Kosten niedrig halten, indem Sie die neueste Hardware vermeiden und stattdessen einer aktuellen Generation von CPUs treu bleiben.

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Bei Intel-CPUs bedeutet dies Chips der 12. oder 13. Generation. Sie können ihre Generation anhand des Produktnamens bestimmen. Zum Beispiel ist der Core i7-10700K ein älterer Chip der 10. Generation, während der Core i5-13600K ein neuerer Chip der 13. Generation ist.

AMD macht etwas Ähnliches mit seinen Ryzen-CPUs: Der Ryzen 9 3950X ist ein Chip der 3. Generation, während der Ryzen 7 5700X der Prozessor der vierten Generation auf Basis der Zen-3-Architektur des Unternehmens ist. Ryzen 4000 wurde als Laptop-Chip-Linie und in Form eines APU mit sehr begrenzter Verfügbarkeit auf Desktop-Computern durch Systemhersteller veröffentlicht. In diesem Zusammenhang lässt sich argumentieren, ob der Ryzen 7000 (technisch gesehen) die fünfte Generation der AMD Ryzen CPU ist, aber es ist der neueste und AMD hat kürzlich seine Laptop-, APU- und Desktop-Plattformen unter dem Banner Ryzen 7000 vereinheitlicht.

Wie wichtig ist die CPU?

Heutzutage ist Ihre CPU nicht mehr so wichtig für die Gesamtleistung des Systems wie früher, aber sie spielt immer noch eine wichtige Rolle für die Reaktionszeit und Geschwindigkeit Ihres Computing-Geräts, und ohne sie würde es überhaupt nicht funktionieren. Spieler werden in der Regel von höheren Taktfrequenzen profitieren, während bei ernsthafterer Arbeit wie CAD und Videobearbeitung eine höhere Anzahl an CPU-Kernen eine Verbesserung bringt.

Sie sollten bedenken, dass Ihre CPU Teil eines Systems ist. Sie sollten also sicherstellen, dass Sie genügend RAM haben und schnellen Speicher haben, der Daten an Ihre CPU liefern kann. Vielleicht steht auch Ihre Grafikkarte unter einem großen Fragezeichen, da Sie in Ihrem PC im Allgemeinen ein gewisses Gleichgewicht sowohl in Bezug auf Leistung als auch auf Kosten benötigen.

Jetzt, da Sie die Rolle eines CPUs verstehen, sind Sie in einer besseren Position, um eine fundierte Entscheidung über Ihre Computing-Hardware zu treffen. Verwenden Sie diesen Leitfaden, um mehr über die besten Chips von AMD und Intel zu erfahren.

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Lars Weidmann

Lars Weidmann ist ein Technik-Enthusiast, der sich für eine Vielzahl von Themen im Bereich Technologie begeistert. Sein Interesse an Technik begann bereits in jungen Jahren, als er zum ersten Mal einen Computer benutzte und sich sofort für dessen Funktionsweise und Möglichkeiten begeisterte. Fragen, Kritik oder Anregungen zu meinem Artikel? Schreiben Sie mir unter [email protected] Seine Begeisterung für Technologie und seine Fähigkeit, komplexe Konzepte verständlich zu erklären, machen ihn zu einem geschätzten Autor und Experten auf seinem Gebiet.