CPU

Was Sie über Prozessoren wissen müssen

13.10.2021
Lesen Sie, was Prozessoren sind, wie sie funktionieren und welche die wichtigsten Hersteller am Markt sind.
Die CPU bildet das Herzstück von PCs, Notebooks, Servern, Smartphones und zahllosen weiteren Gebrauchsgegenständen des Alltags. Wir sagen Ihnen in aller Kürze, was Sie über Prozessoren wissen müssen.
Die CPU bildet das Herzstück von PCs, Notebooks, Servern, Smartphones und zahllosen weiteren Gebrauchsgegenständen des Alltags. Wir sagen Ihnen in aller Kürze, was Sie über Prozessoren wissen müssen.
Foto: Blue Andy - shutterstock.com

Die ersten Computer funktionierten in den 1930er Jahren noch auf elektromechanischer Basis, einige Jahre später waren - wie beim ENIAC - Elektronenröhren en vogue. Es folgte der Shift hin zu Transistoren, dann zu integrierten Schaltkreisen, bevor in den 1970er Jahren schließlich der Mikroprozessor entstand, der heute das Herzstück unserer digitalen Devices darstellt.

CPU - Definition und Komponenten

Prozessoren, auch als zentrale Verarbeitungseinheit oder gängiger "central processing unit", kurz CPU, bekannt, bilden ein programmierbares Rechenwerk und steuern über Algorithmen die Verarbeitung von Daten auf Grundlage von Befehlssätzen. CPUs kommen dabei nicht nur in klassischen Computern, sondern auch in computerähnlichen Geräten zum Einsatz - oft als Mikrocontroller in eingebetteten Systemen, die heutzutage in so gut wie allen nur erdenklichen Bereichen des alltäglichen Lebens zu finden sind, von der Kaffeemaschine über den Getränkeautomaten und Wäschetrockner bis hin zum Smartphone.

Die klassischen Hauptbestandteile eines modernen Prozessors sind:

  • Rechenwerk (arithmetisch-logische Einheit, ALU),

  • Steuerwerk,

  • Register,

  • Zwischenspeicher (Caches),

  • Datenleitungen (Busse)

  • sowie ein Speichermanager.

Im Fall der meisten modernen CPUs - insbesondere solche, die Server antreiben - handelt es sich um Recheneinheiten mit mehreren Kernen, also Multi-Core-Prozessoren. Zusätzlich können CPUs von integrierten Co-Prozessoren unterstützt werden - beispielsweise einer dedizierten 'graphics processing unit' (GPU).

Prozessoren - so funktionieren CPUs

Wie diese Komponenten im Einzelnen funktionieren und wie sie im großen Ganzen zusammenwirken - das zeigt Ihnen das folgende Erklärvideo:

CPU - Kerne und Threads

Moderne CPUs verfügen über eine variable Anzahl an Kernen, deren Höhe die Leistung beeinflusst. Wie viele Kerne Ihre CPU hat, finden Sie unter Windows 10 schnell und einfach heraus, indem Sie ins Suchfeld "System" eingeben und die Systeminformationen aufrufen. Die Hardware-Informationen Ihres Rechners enthalten den Namen Ihres Prozessors und die Anzahl seiner Kerne.

Alternativ können Sie auch die Tastenkombination Strg + Umschalt + Esc nutzen, um den Task-Manager zu öffnen und dann die Registerkarte Leistung (Detailansicht, zweites Tab von links) anklicken. Hier sehen Sie den Namen Ihres Prozessors, die Anzahl der Kerne und zusätzlich ein Diagramm, das in Echtzeit Auskunft über die CPU-Auslastung gibt. Außerdem finden Sie hier detaillierte Angaben zu Basistaktfrequenz, Kernen und den logischen Prozessoren - besser bekannt als "Threads". CPUs mit höherer Thread-Anzahl sind in der Regel besser für Multitasking geeignet, da sie in der Lage sind, mehr Prozesse gleichzeitig zu verarbeiten.

In den meisten Fällen liefert die Anzahl der Kerne nur einen Anhaltspunkt über die CPU-Leistung. Auch die Prozessorfrequenz (oder Taktfrequenz), Multithreading, die Mikroarchitektur, die Art des Prozessors (Desktop oder Mobile) und die Softwareoptimierung spielen eine Rolle. Wenn Sie an dieser Stelle das Bedürfnis nach einem Deep Dive verspüren, sollten Sie die Spezifikationen Ihres Prozessors auf der Webseite von Intel beziehungsweise AMD nachschlagen.

Im Allgemeinen gilt: Je neuer der Prozessor, desto effizienter und leistungsfähiger ist er, aber nicht alle Generationen machen im Vergleich zu den vorherigen große Leistungssprünge. Aktuelle Benchmarking-Tests verschaffen Klarheit über die Unterschiede zwischen den Generationen.

CPU-Hersteller - das 'who is who'

Die im Jahr 2020 maßgeblichen, beziehungsweise bekanntesten, Hersteller von Prozessoren sind AMD und Intel. Das liegt in erster Linie daran, dass diese beiden Unternehmen die größten Hersteller von x86-CPUs sind, die vor allem in Notebooks und Desktop-PCs zum Einsatz kommen. Weitere bedeutende Prozessorhersteller sind unter anderem:

  • Apple

  • Fujitsu

  • Hitachi

  • IBM

  • Infineon

  • Oracle

  • Qualcomm

  • NXP

  • Nvidia

Eine eigene Chip-Entwicklung leisten sich neben AMD und Intel heute jedoch nur noch wenige Hersteller, beispielsweise IBM für seine Mainframes oder Oracle mit den von Sun Microsystems übernommenen Sparc-CPUs. Gerade im Smartphone-oder Industrie-Umfeld setzen Chiphersteller wie Qualcomm oder Infineon auf CPU-Designs des britischen Anbieters ARM, der selbst keine Prozessoren fertigt. ARM-Chips zeichnen sich durch ihre kompakte Bauweise und eine gute Energieeffizienz aus, was gerade für Mobilgeräte ein entscheidender Faktor ist.

Insbesondere in den 1970er und 1980er Jahren prägten viele weitere Unternehmen das CPU-Bild maßgeblich - beispielsweise:

  • Cyrix

  • Centaur Technology

  • Motorola

  • MOS Technology

  • National Semiconductor

  • NexGen

  • Rockwell International

  • Sun Microsystems

  • Texas Instruments

  • Unisys

  • VIA

(fm)