Multicore-Prozessoren – diese Gründe sprechen für mehrere Kerne

Mehrkernprozessoren – eine Technologie mit Vorteilen

Ein großes Hardware-Schlagwort ist Multi-Core und Unternehmen wie AMD sowie Intel bringen Prozessoren mit mehr Kernen denn je auf den Markt. Solche Prozessoren sind aufregend und besonders in der Gaming-Welt gefragt, aber braucht man sie wirklich? Wir untersuchen in diesem Blogbeitrag, was Multi-Core-Prozessoren leisten und welche Vorteile mit mehreren Prozessorkernen verbunden sind.  

Was ist ein Multicore-Prozessor?

Ein Multicore-Prozessor hat mehrere Verarbeitungseinheiten (Kerne) auf einem einzigen Chip. Jeder Kern des Prozessors führt unterschiedliche Aufgaben aus. Wenn Sie beispielsweise mit Word 2021 ein Dokument erstellen, kann sich ein Kern ausschließlich auf die Textverarbeitung konzentrieren, während zur gleichen Zeit ein anderer Core den Download von Bitdefender Antivirus Plus 2022 bewerkstelligt. 

In einem Single-Core-Prozessor ist die Leistung der CPU durch die Zeit begrenzt, die für die Kommunikation mit Cache und RAM benötigt wird. Ungefähr 75 % der CPU-Zeit wird für das Warten auf Speicherzugriffsergebnisse verwendet. Um die Leistung ihrer Prozessoren zu verbessern, haben Hersteller mehr Multi-Core-Maschinen auf den Markt gebracht. Eine CPU mit mehreren Kernen kann erheblich besser abschneiden als eine Single-Core-CPU mit der gleichen Geschwindigkeit. 

Welche Gründe führten zur Entwicklung von Multicore-Prozessoren?

Mehrkernprozessoren sind seit den frühen 2000er Jahren in PCs verfügbar. Multi-Core-Designs befassten sich mit dem Problem, dass bisherige Prozessoren in Bezug auf ihre Taktgeschwindigkeit und die Effizienz der Kühlung zunehmend an ihre physikalischen Grenzen stießen. Durch die Umstellung auf zusätzliche Kerne auf einem einzigen Prozessorchip vermieden die Hersteller Probleme mit den Taktraten, indem sie die Datenmenge, die von der CPU verarbeitet werden konnte, effektiv vervielfachten. Als die Multicore-Prozessoren ursprünglich veröffentlicht wurden, boten die Hersteller nur Modelle mit zwei Kernen an. Mittlerweile sind Prozessoren mit vier, sechs und sogar 10 oder mehr Cores erhältlich.  

Die Softwareabhängigkeit von Multicore-Prozessoren

Während das Konzept von Mehrkernprozessoren ansprechend klingt, gibt es bei dieser Technologie einen großen Vorbehalt. Damit die wahren Vorteile der mehreren Prozessorkerne genutzt werden können, muss die auf dem Computer laufende Software so geschrieben sein, dass sie Multithreading unterstützt. Ohne die Software, die eine solche Funktion unterstützt, werden Threads hauptsächlich durch einen einzelnen Kern ausgeführt, wodurch die Gesamteffizienz des Computers beeinträchtigt wird. Wenn Programmfunktionen nur auf einem einzelnen Kern eines Quad-Core-Prozessors ausgeführt werden können, kann es tatsächlich schneller sein, die Software auf einem Dual-Core-Prozessor mit höheren Basistaktraten zu nutzen. 

Alle wichtigen aktuellen Betriebssysteme unterstützen die Multithreading-Fähigkeit. Hierzu zählen unter anderem Windows 10 und Windows 11. Aber auch das Multithreading selbst muss in die Anwendungssoftware geschrieben werden. Die Unterstützung für Multithreading in Consumer-Software hat sich im Laufe der Jahre verbessert, aber für viele einfache Programme ist die Multithreading-Unterstützung aufgrund der Komplexität des Softwareaufbaus immer noch nicht implementiert. Beispielsweise wird ein Mailprogramm oder Webbrowser wahrscheinlich nicht so große Vorteile im Multithreading sehen wie ein Grafik- oder Videobearbeitungsprogramm, bei dem der Computer komplexe Berechnungen durchführt. 

Ein gutes Beispiel, um diese Tendenz zu erklären, ist ein typisches Computerspiel. Die meisten Spiele erfordern eine Form von Rendering-Engine, die sich um die grafische Darstellung des Inhalts kümmert. Ereignisse und Charaktere im Spiel werden von einer Art künstlicher Intelligenz gesteuert. Bei einem Single-Core werden beide Tasks ausgeführt, indem zwischen ihnen permanent umgeschaltet wird. Dieser Ansatz ist nicht sonderlich effizient. Wenn das System über mehrere Prozessoren verfügen würde, könnten das Rendering und die KI jeweils auf einem separaten Prozessorkern ausgeführt werden – die ideale Situation für einen Mehrkernprozessor. 

Was sind die Vorteile von Mehrkernprozessoren?

Sowohl private Nutzer als auch Unternehmen profitieren von einer Vielzahl von Vorteilen. Multicore-Prozessoren können mehr Daten verarbeiten als Single-Core-Prozessoren, verbrauchen dabei weniger Energie, bringen die beste Leistung bei Multi-Thread-Anwendungen, ermöglichen ein wahres Multitasking auf Softwareebene, benötigen weniger Platz auf der Leiterplatte und überzeugen insbesondere beim Gaming mit einer äußerst guten Performance. 

Bei wissenschaftlichen Einrichtungen, Behörden und Unternehmen schlagen einige Eigenschaften besonders intensiv durch. Wenn mehrere Kerne gleichzeitig an Anweisungen arbeiten, mit einer niedrigeren Rate als der Einzelkern, erreichen sie eine schier unermessliche Verarbeitungsrate. Mehrkernprozessoren produzieren High Performance Computing (HPC). HPC nimmt komplexe Berechnungen und zerlegt sie in kleinere Teile. Mithilfe von Software kann jeder Teil der Berechnung dann von mehreren CPU-Kernen gelöst werden. HPC kann es Benutzern ermöglichen, schwierige Aufgaben mit relativ geringer Energie zu bewältigen, was ein wesentlicher Faktor bei Geräten wie Laptops, Mobiltelefonen oder Laptops ist, die mit Akkus betrieben werden. Diese Art der Energieeinsparung – und letztendlich der Kosteneinsparung – wissen insbesondere Unternehmen zu schätzen. 

Diese Rolle spielt die Taktfrequenz bei Mehrkernprozessoren

Im Allgemeinen bedeutet eine höhere Taktrate einen schnelleren Prozessor. Die Taktraten werden nebulöser, wenn Sie die Geschwindigkeiten im Verhältnis zu mehreren Kernen betrachten, da Prozessoren dank der zusätzlichen Kerne mehrere Datenthreads quetschen, aber jeder dieser Kerne aufgrund der thermischen Einschränkungen mit niedrigeren Geschwindigkeiten läuft. 

Beispielsweise kann ein Dual-Core-Prozessor Basistaktgeschwindigkeiten von 3,5 GHz für jeden Prozessor unterstützen, während ein Quad-Core-Prozessor möglicherweise nur mit 3,0 GHz läuft. Betrachtet man nur einen einzelnen Kern auf jedem von ihnen, ist der Dual-Core-Prozessor 14 Prozent schneller als der Quad-Core. Wenn Sie also ein Programm haben, das nur Single-Threaded ist, ist der Dual-Core-Prozessor tatsächlich effizienter. Andererseits, wenn Ihre Software alle vier Prozessorkerne verwenden kann, ist der Quad-Core-Prozessor tatsächlich etwa 70 Prozent schneller als der Dual-Core-Prozessor. 

Fazit: Multicore-Prozessoren sind im Regelfall die bessere Wahl

In den meisten Fällen ist es besser, einen Prozessor mit höherer Kernanzahl zu haben. Moderne Betriebssysteme wie Windows 10 und Windows 11 bieten softwareseitig eine umfassende Unterstützung. In den meisten Fällen ist ein Dual-Core- oder Quad-Core-Prozessor für einen einfachen Computerbenutzer mehr als genug. Die Mehrheit der Verbraucher wird keine greifbaren Vorteile darin sehen, über vier Prozessorkerne hinauszugehen, weil nur wenige Programme von den Möglichkeiten Gebrauch machen. Der beste Anwendungsfall für Prozessoren mit hoher Kernzahl bezieht sich auf Maschinen, die komplexe Aufgaben wie Desktop-Videobearbeitung, einige Formen von High-End-Gaming oder komplizierte Wissenschafts- und Mathematikprogramme ausführen. 

Wenn Sie über unseren Online-Shop Windows 11 online kaufen, erhalten Sie die ideale Basis für die fortschrittlichsten Multithreading-Softwarelösungen. Wir bieten Ihnen stets den besten Preis und einen herausragenden Support.