Wenn man sich auf dem heutigen Prozessormarkt umschaut, sieht es so aus, als hätten die Chiphersteller beschlossen, ins Guinness-Buch der Rekorde einzutreten. „AMD stellt Threadripper 2290WX 32-Kern-Prozessor vor“! „Intel hat einen Core i7-8086K-Prozessor auf den Markt gebracht, der auf 5 % übertaktet werden kann.0 GHz“! Da jedes Jahr neue Leistungsrekorde gebrochen werden, ist man leicht verwirrt, was denn nun besser ist – die Anzahl der Kerne oder die Taktrate?
Lassen Sie uns versuchen, der Sache auf den Grund zu gehen.
Eine kleine Analogie
Angenommen, Sie müssen Fracht transportieren. Eine Menge Fracht. Und Sie haben zwei Möglichkeiten – ein sehr schnelles Auto oder mehrere langsame Autos zu transportieren.
Mit ein paar langsamen Maschinen können Sie eine Menge Fracht bewegen, aber nicht sehr schnell. Nehmen wir an, er fährt drei Tage lang von einer Stadt zur anderen. Aber es kommt alles auf einmal, und das ist großartig.
Eine schnelle Maschine kann etwas weniger Fracht bewegen. Aber von einer Stadt zur anderen dauert es nur einen Tag. Dann muss es jedoch zurückfahren, den Rest der Ladung aufnehmen und sie wieder zurückbringen, und wieder und wieder.
Die ideale Lösung für dieses Problem ist der Einsatz mehrerer schneller Maschinen! Dann kann eine Menge Ladung bewegt werden, und es dauert nur einen Tag. Aber leider leben wir nicht in einer idealen Welt.
Es sieht so aus, als ob die Prozessoren nichts damit zu tun haben? Ein „Ladungsstapel“ ist der Strom von Berechnungen, die ein Chip durchführen muss. „Viele langsame Maschinen“ sind ein paar leistungsschwache Kerne. Und „ein schneller“ ist ein Hochleistungskern mit einer höheren Taktfrequenz.
Und die Entscheidung „hohe Taktrate oder viele Kerne“ hängt in erster Linie vom beabsichtigten Anwendungsfall ab.
Wie funktioniert der Prozessor?
Ein Prozessor beschäftigt sich mit der Durchführung einfacher arithmetischer Berechnungen. Betriebssysteme und Programmierumgebungen machen aus Benutzerbefehlen genau die Rechenaufgaben, die ein Chip lösen muss. Dies geschieht durch Interpreter und Algorithmen, die Verbindungen zwischen Hoch- und Niedrigsprachen herstellen.
Es gehen ständig so viele Befehle an den Prozessor. Jede Benutzeraktion erfordert viele Berechnungen (oder Zehntausende davon). Und diese Befehle müssen befolgt werden, sonst funktioniert der Computer einfach nicht.
Die Befehle können variiert werden. Zum Beispiel, um den HTML-Code einer Seite (einschließlich dieser hier) in ein grafisches Bild auf dem Bildschirm zu interpretieren. Oder entschlüsseln Sie ein komprimiertes ZIP-Archiv. Oder sogar etwas kryptografisch Verschlüsseltes in ein sichtbares Bild zu verwandeln. Im Allgemeinen sind die Aufgaben sehr unterschiedlich und erfordern unterschiedliche Ressourcen zur Erfüllung.
So erfordert zum Beispiel die Konvertierung von HTML-Code nur minimale Ressourcen und kann selbst auf einem vergleichsweise langsamen Chip recht zügig durchgeführt werden. ZIP-Archive benötigen viel mehr Rechenzeit. Und kryptografische Algorithmen wie SHA-256-Berechnungen belasten den Prozessor weiß Gott wie stark und können daher nicht in Multithreading-Konfigurationen ausgeführt werden.
Künstliche Intelligenz – z. B. in Spielen – erfordert viele Berechnungen. Da sie jedoch klein und isoliert sind, können sie perfekt in einem Multithreading-Verfahren verarbeitet werden – auf mehreren Kernen gleichzeitig. So erhalten Sie eine hohe Leistung in Spielen.
Und das Archivieren und Entarchivieren von Dateien ist ein reiner Single-Thread-Vorgang. Sie brauchen also einen leistungsstarken Chip, sonst dauert dieser Vorgang sehr lange. Besonders wenn das Archiv viele kleine, heterogene Dateien enthält.
Doch was ist besser – die Anzahl der Kerne oder die Taktfrequenz des Prozessors??
Das Problem ist, dass Computer auf unterschiedliche Weise genutzt werden. Morgens laden Sie die Firmware für Ihr Handy aus dem Internet herunter, und in einem Archiv befinden sich zweitausend Dateien à 500 Kilobyte. Sich in der Mittagspause hinsetzen und Gifs mit Kätzchen im Internet anschauen. Abends spielen und in der virtuellen Realität gegen mehrere Feinde kämpfen.
Das heißt, ein Computer braucht morgens einen Prozessor mit einer hohen Taktfrequenz, mittags einen beliebigen „Chip“ und abends einen Multi-Core-Prozessor. Und das „Verschieben“ von „Steinen“ je nach geplanter Verwendung ist eindeutig keine gute Idee.
Deshalb versuchen die Hersteller, Multi-Core-Konfigurationen mit hoher Taktfrequenz zu produzieren. So hat zum Beispiel der Intel Core i7-8086K (derzeit das Spitzenmodell Kabu Lake) sechs Kerne mit HyperThreading-Technologie und einer Basistaktrate von 4.0 GHz. Es kann alles! Allerdings teuer – 425 Dollar zum Zeitpunkt der Veröffentlichung.
Für den Heimgebrauch müssen Sie sich nicht zwischen Taktfrequenz oder Anzahl der Kerne entscheiden. Die ideale Lösung besteht darin, ein Gleichgewicht zu finden. Der Kauf eines Quad-Core-Chips mit einer Basistaktrate von 3.0 GHz. Es ist leistungsfähig genug für die meisten Ihrer täglichen Aufgaben.
Was ist wichtiger für die Leistung eines Prozessors – die Anzahl der Kerne oder die Taktfrequenz?