CPU-Grundlagen: Mehrere CPUs, Kerne und Hyper-Threading erklärt

• Chris Hoffman

  @chrisbhoffman

• Aktualisiert Oktober 12, 2018, 11: 27am EDT

Die Zentraleinheit (CPU)in Ihrem Computer führt die Rechenarbeit aus—laufende Programme im Grunde. Moderne CPUs bieten jedoch Funktionen wie mehrere Kerne und Hyper-Threading. Einige PCs verwenden sogar mehrere CPUs. Wir sind hier, um alles zu klären.

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Die Taktrate für eine CPU reichte beim Leistungsvergleich aus., Die Dinge sind nicht mehr so einfach. Eine CPU, die mehrere Kerne oder Hyper-Threading bietet, kann eine deutlich bessere Leistung als eine Single-Core-CPU mit derselben Geschwindigkeit, die kein Hyper-Threading bietet. Und PCs mit mehreren CPUs können einen noch größeren Vorteil. Alle diese Funktionen sind so konzipiert, dass PCs mehrere Prozesse gleichzeitig einfacher ausführen können—was Ihre Leistung beim Multitasking oder unter den Anforderungen leistungsstarker Apps wie Videocodierer und moderner Spiele erhöht. Schauen wir uns also jede dieser Funktionen an und was sie für Sie bedeuten könnten.,

Hyper-Threading

Hyper-Threading war Intels erster Versuch, parallele Berechnungen auf Consumer-PCs zu bringen. Es debütierte auf Desktop-CPUs mit dem Pentium 4 HT im Jahr 2002. Die Pentium 4 des Tages kennzeichnete nur einen einzigen CPU-Kern, so konnte es wirklich nur eine Aufgabe zu einer Zeit durchführen-auch wenn es in der Lage war, zwischen Aufgaben schnell genug zu wechseln, dass es wie Multitasking schien. Hyper-Threading hat versucht, das auszugleichen.

Ein einzelner physischer CPU-Kern mit Hyper-Threading erscheint als zwei logische CPUs für ein Betriebssystem., Die CPU ist immer noch eine einzige CPU, also ist es ein bisschen ein Cheat. Während das Betriebssystem zwei CPUs für jeden Kern sieht, hat die eigentliche CPU-Hardware nur einen einzigen Satz von Ausführungsressourcen für jeden Kern. Die CPU gibt vor, mehr Kerne zu haben als sie, und verwendet ihre eigene Logik, um die Programmausführung zu beschleunigen. Mit anderen Worten, das Betriebssystem wird dazu verleitet, zwei CPUs für jeden tatsächlichen CPU-Kern zu sehen.

Hyper-Threading ermöglicht es den beiden logischen CPU-Kernen, physische Ausführungsressourcen gemeinsam zu nutzen., Dies kann die Dinge etwas beschleunigen—wenn eine virtuelle CPU blockiert ist und wartet, kann die andere virtuelle CPU ihre Ausführungsressourcen ausleihen. Hyper-Threading kann helfen, Ihr System zu beschleunigen, aber es ist bei weitem nicht so gut wie mit tatsächlichen zusätzlichen Kernen.

Zum Glück ist Hyper-Threading jetzt ein “ Bonus.“Während die ursprünglichen Consumer-Prozessoren mit Hyper-Threading nur einen einzigen Kern hatten, der sich als mehrere Kerne tarnte, verfügen moderne Intel-CPUs jetzt sowohl über mehrere Kerne als auch über Hyper-Threading-Technologie., Ihre Dual-Core-CPU mit Hyper-Threading wird als vier Kerne für Ihr Betriebssystem angezeigt, während Ihre Quad-Core-CPU mit Hyper-Threading als acht Kerne angezeigt wird. Hyper-Threading ist kein Ersatz für zusätzliche Kerne, aber eine Dual-Core-CPU mit Hyper-Threading sollte besser funktionieren als eine Dual-Core-CPU ohne Hyper-Threading.

Mehrere Kerne

Ursprünglich hatten CPUs einen einzigen Kern. Das bedeutete, dass die physische CPU eine einzige zentrale Verarbeitungseinheit hatte. Um die Leistung zu erhöhen, fügen Hersteller zusätzliche „Kerne“ oder zentrale Verarbeitungseinheiten hinzu., Eine Dual-Core-CPU verfügt über zwei zentrale Verarbeitungseinheiten, sodass sie dem Betriebssystem als zwei CPUs angezeigt wird. Eine CPU mit zwei Kernen könnte beispielsweise zwei verschiedene Prozesse gleichzeitig ausführen. Dies beschleunigt Ihr System, da Ihr Computer mehrere Dinge gleichzeitig ausführen kann.

Im Gegensatz zum Hyper-Threading gibt es hier keine Tricks — eine Dual-Core-CPU hat buchstäblich zwei zentrale Verarbeitungseinheiten auf dem CPU-Chip. Eine Quad-Core-CPU verfügt über vier zentrale Verarbeitungseinheiten,eine Octa-Core-CPU über acht zentrale Verarbeitungseinheiten usw.,

Dies hilft, die Leistung dramatisch zu verbessern und gleichzeitig die physische CPU-Einheit klein zu halten, sodass sie in einen einzigen Socket passt. Es muss nur einen einzelnen CPU-Sockel mit einer einzigen CPU-Einheit geben-nicht vier verschiedene CPU-Sockel mit vier verschiedenen CPUs, von denen jeder seine eigene Leistung, Kühlung und andere Hardware benötigt. Es gibt weniger Latenz, da die Kerne schneller kommunizieren können, da sie alle auf demselben Chip sind.

Windows-Task-Manager zeigt dies Recht gut. Hier können Sie beispielsweise sehen, dass dieses System eine tatsächliche CPU (Sockel) und vier Kerne hat., Hyperthreading lässt jeden Kern wie zwei CPUs für das Betriebssystem aussehen, sodass 8 logische Prozessoren angezeigt werden.

Mehrere CPUs

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Die meisten computer nur haben eine einzige CPU. Diese einzelne CPU kann mehrere Kerne oder Hyper-Threading-Technologie haben—aber es ist immer noch nur eine physische CPU-Einheit in einen einzigen CPU-Sockel auf dem Motherboard eingefügt.,

Bevor Hyper-Threading und Multi-Core-CPUs herauskamen, versuchten die Leute, Computern zusätzliche Rechenleistung hinzuzufügen, indem sie zusätzliche CPUs hinzufügten. Dies erfordert ein Motherboard mit mehreren CPU-Sockeln. Das Motherboard benötigt auch zusätzliche Hardware, um diese CPU-Sockets mit dem RAM und anderen Ressourcen zu verbinden. Es gibt eine Menge overhead in dieser Art von setup. Es gibt zusätzliche Latenz, wenn die CPUs miteinander kommunizieren müssen, Systeme mit mehreren CPUs mehr Strom verbrauchen und das Motherboard mehr Steckdosen und Hardware benötigt.,

Systeme mit mehreren CPUs sind nicht sehr häufig unter Home-User-PCs heute. Selbst ein leistungsstarker Gaming-Desktop mit mehreren Grafikkarten verfügt im Allgemeinen nur über eine einzige CPU. Sie finden mehrere CPU-Systeme unter Supercomputern, Servern und ähnlichen High-End-Systemen, die so viel Anzahl knirschen Leistung benötigen, wie sie bekommen können.

Je mehr CPUs oder Kerne ein Computer hat, desto mehr Dinge kann er gleichzeitig tun, um die Leistung bei den meisten Aufgaben zu verbessern.Die meisten Computer haben jetzt CPUs mit mehreren Kernen—die effizienteste option, die wir besprochen haben., Sie finden sogar CPUs mit mehreren Kernen auf modernen smartphones und tablets. Intel-CPUs verfügen auch über Hyper-Threading, was eine Art Bonus ist. Einige Computer, die eine große Menge an CPU-Leistung benötigen, können mehrere CPUs haben, aber es ist viel weniger effizient als es klingt.

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