Multicore-Prozessoren sind der aktuelle Hit in der Hardware-Welt. Unternehmen wie AMD und Intel bringen Prozessoren mit immer mehr Kernen auf den Markt. Doch brauchen wir diese Leistung wirklich? In diesem Beitrag erfährst du, warum Multi-Core-Prozessoren so beliebt sind und welche Vorteile sie bieten.
Was ist ein Multicore-Prozessor?
Ein Multicore-Prozessor hat mehrere Verarbeitungseinheiten, also Kerne, auf einem einzigen Chip. Jeder Kern kann verschiedene Aufgaben gleichzeitig erledigen. Stell dir vor, du bearbeitest ein Dokument in Word 2021, während gleichzeitig Bitdefender Antivirus Plus 2022 im Hintergrund läuft. Mit einem Multicore-Prozessor kann jeder Kern eine spezifische Aufgabe übernehmen.
Im Gegensatz dazu ist die Leistung eines Single-Core-Prozessors begrenzt, da er seine Zeit mit der Kommunikation mit dem Cache und dem RAM verbringt. Etwa 75% der CPU-Zeit werden für das Warten auf Speicherzugriffe verwendet. Hersteller haben deshalb mehrkernige Prozessoren entwickelt, um die Leistung zu verbessern. Ein Prozessor mit mehreren Kernen kann wesentlich besser abschneiden als ein Single-Core-Prozessor mit derselben Geschwindigkeit.
Warum wurden Multicore-Prozessoren entwickelt?
Multicore-Prozessoren sind seit den frühen 2000er Jahren auf dem Markt. Damals stießen herkömmliche Prozessoren an ihre physikalischen Grenzen in Bezug auf Taktrate und Kühlungseffizienz. Durch die Umstellung auf mehrere Kerne auf einem Chip konnten diese Probleme umgangen werden. Die Datenverarbeitungsfähigkeit wurde dadurch effektiv vervielfacht. Anfangs boten die Hersteller nur Modelle mit zwei Kernen an. Mittlerweile sind Prozessoren mit vier, sechs oder sogar mehr Kernen erhältlich.
Die Abhängigkeit von Software bei Multicore-Prozessoren
Obwohl die Idee von Mehrkernprozessoren vielversprechend ist, hängt der Nutzen stark von der unterstützenden Software ab. Ohne entsprechende Programme laufen die meisten Anwendungen nur auf einem Kern, was die Effizienz beeinträchtigt. In manchen Fällen ist es sogar sinnvoller, eine Software mit höheren Basistaktraten auf einem Dual-Core-Prozessor zu nutzen, anstatt auf einem Quad-Core-Prozessor, der nicht voll ausgelastet wird.
Die meisten aktuellen Betriebssysteme, wie Windows 10 und Windows 11, unterstützen Multithreading. Dennoch muss die Anwendungssoftware selbst auch Multithreading unterstützen, um die Vorteile von Multicore-Prozessoren voll ausnutzen zu können. Während die Unterstützung von Multithreading in Consumer-Software in den letzten Jahren verbessert wurde, gibt es dennoch Programme, bei denen die Multithreading-Funktion aufgrund der Komplexität des Aufbaus nicht implementiert ist. Beispielsweise profitieren Mailprogramme oder Webbrowser weniger von Multithreading als Grafik- oder Videobearbeitungsprogramme, bei denen der Computer komplexe Berechnungen durchführt.
Die Vorteile von Multicore-Prozessoren
Sowohl private Nutzer als auch Unternehmen profitieren von Multicore-Prozessoren. Sie können mehr Daten verarbeiten als Single-Core-Prozessoren, verbrauchen weniger Energie und bieten die beste Leistung bei Multi-Thread-Anwendungen. Zudem ermöglichen sie echtes Multitasking auf Softwareebene, benötigen weniger Platz auf der Leiterplatte und überzeugen besonders im Gaming-Bereich mit ihrer Leistung.
Besonders wissenschaftliche Einrichtungen, Behörden und Unternehmen profitieren von den Eigenschaften von Multicore-Prozessoren. Durch die gleichzeitige Arbeit mehrerer Kerne können komplexe Berechnungen effizienter durchgeführt werden. Das High Performance Computing (HPC) nutzt diese Technologie, indem komplexe Aufgaben in kleinere Teile zerlegt und von mehreren CPU-Kernen bearbeitet werden. Dadurch können schwierige Aufgaben mit geringerem Energieverbrauch bewältigt werden, was vor allem für Geräte mit Akkus wie Laptops oder Mobiltelefone wichtig ist.
Die Rolle der Taktfrequenz bei Multicore-Prozessoren
Im Allgemeinen bedeutet eine höhere Taktfrequenz einen schnelleren Prozessor. Jedoch sind die Taktraten bei Multicore-Prozessoren komplexer, da die Geschwindigkeiten aufgrund thermischer Einschränkungen niedriger sind. Das bedeutet, dass ein Dual-Core-Prozessor mit einer Basistaktrate von 3,5 GHz pro Kern schneller sein kann als ein Quad-Core-Prozessor mit einer Taktrate von 3,0 GHz. Ein Dual-Core-Prozessor ist also effizienter, wenn eine Software nur Single-Threaded ist. Ist die Software jedoch für alle Kerne optimiert, kann der Quad-Core-Prozessor um bis zu 70% schneller sein als der Dual-Core-Prozessor.
Fazit: Multicore-Prozessoren sind die erste Wahl
In den meisten Fällen ist es sinnvoll, einen Prozessor mit mehreren Kernen zu wählen. Moderne Betriebssysteme wie Windows 10 und Windows 11 bieten umfassende Unterstützung. Für den durchschnittlichen Benutzer reichen jedoch in der Regel ein Dual-Core- oder Quad-Core-Prozessor aus. Nur wenige Programme machen von mehr als vier Kernen Gebrauch. Prozessoren mit hoher Kernanzahl sind hingegen ideal für komplexe Aufgaben wie Desktop-Videobearbeitung, hochwertiges Gaming oder anspruchsvolle wissenschaftliche und mathematische Programme.
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