Wie Prozessoren gemessen werden

Beim Kauf eines Prozessors oder Desktop-Computers wird häufig auf die Taktrate geachtet. Diese Messungen werden in Megahertz und Gigahertz oder MHz und GHz berechnet und erzählen nur einen kleinen Teil der Geschichte Ihrer Zentraleinheit oder CPU. Moderne CPU-Messwerkzeuge verstehen nicht nur die Taktrate, sondern berücksichtigen auch andere Faktoren, um sich ein Bild von der Leistung eines Prozessors zu machen.

Taktfrequenz erklärt

Die am häufigsten verwendete Metrik zum Vergleichen von Prozessoren ist die Taktfrequenz. Ein 2-GHz-Prozessor würde beispielsweise als schneller als ein 2.5-GHz-Prozessor angesehen. Wenn die beiden Prozessoren theoretisch vollständig besteuert sind, kümmert sich der Prozessor mit höherer Taktrate theoretisch jede Sekunde um 500 Millionen mehr Datenbits als der Prozessor mit langsamerer Taktrate. Die Uhr wird mit einem kleinen Quarzkristall eingestellt und kann oft variieren, je nachdem, wie effizient ein Kühlsystem ist. Das Ausführen eines Prozessors mit einer höheren Taktrate als der, für die er entwickelt wurde, ist eine gängige Praxis, die als "Übertakten" bezeichnet wird. Der Hertz misst jedoch nur die wörtliche Anzahl von Signalen, die in einer einzigen Sekunde durch den Prozessor geleitet werden können, während die eigentliche Verarbeitung viel komplizierter ist.

Anleitung pro Sekunde

Kurz gesagt, Taktfrequenzen sagen wenig darüber aus, wie schnell eine CPU funktioniert. Bei der Messung einer CPU versuchen viele Experten, die Millionen von Anweisungen pro Sekunde oder MIPS zu lesen. MIPS untersucht, wie viele Anweisungen die „Pipeline“ eines Prozessors durchlaufen können, vom Empfang der Anweisung bis zur vollständigen Verarbeitung des Ergebnisses. Während eine MIPS-Messung einen genaueren Blick auf die Leistung eines Prozessors bietet, kann sie dennoch ein irreführendes Maß dafür sein, wie schnell Ihr Prozessor Code ausführen kann. Dies ist auf die Optimierung der Verbesserungen zurückzuführen, die in vielen Prozessoren zu finden sind, die MIPS-Messwerkzeuge häufig nicht verwenden, z. B. separate Gleitkommaprozessoren.

Multi-Core-Verarbeitung

Moderne Prozessoren werden in Paketen mit mehreren „Kernen“ geliefert. Die Kerne verfügen jeweils über eigene Verarbeitungsfunktionen, sodass Anweisungen gleichzeitig verarbeitet werden können. Ein Quad-Core-Prozessor mit 2.8 GHz bedeutet, dass vier separate 2.8-GHz-Prozessoren im selben Paket wie ein Single-Core-Prozessor mit 2.8 GHz arbeiten. Die Anzahl der Kerne ist daher zu einem weiteren wichtigen Leistungsmaßstab geworden.

Andere Faktoren

Kurz vor dem Ende seiner Produktlebensdauer hatte die Pentium 4-Prozessorreihe eine Taktrate von 3.8 GHz erreicht. Inzwischen hat sein Nachfolger erst kürzlich die gleiche Taktrate erreicht. Die fragliche Leistungssteigerung trotz der Stagnation der Taktraten ist auf andere Innovationen zurückzuführen. Der Pentium 4 hatte zum Beispiel eine 21-stufige Pipeline. Dies bedeutet, dass jeder Befehl alle 21 Stufen bestehen musste und alle Fehler oder Umleitungen zu einem Neustart des 21-Stufen-Prozesses führen würden. Der neue Prozessor hat dagegen weniger Stufen in seiner Verarbeitungspipeline. Dies bedeutet, dass der neuere Prozessor Anweisungen effizienter verarbeitet. Darüber hinaus tragen verschiedene Prozessoren unterschiedliche Ebenen des Verarbeitungscaches. Ein höherer Cache ermöglicht es einem Prozessor, schnell auf häufig verwendete Anweisungen zuzugreifen und Seitenfehler besser zu mindern. Infolgedessen weisen vergleichbar gemessene Prozessoren mit größeren Cache-Größen häufig eine bessere Leistung auf.

Programme zur Messung der CPU-Geschwindigkeit

Qualitäts-Consumer-CPU-Messprogramme, auch als Benchmark-Programme bezeichnet, messen eine Reihe verschiedener Faktoren. Sie müssen diese Faktoren zusammenfassen, um eine gute Vorstellung davon zu erhalten, wie Ihre CPU abschneidet. Zu diesem Zweck geben diese Benchmarking-Programme häufig einen benutzerdefinierten Bewertungswert für eine Vielzahl von Tests zurück. Die Gesamtbewertung kann zusammen mit Bewertungen angezeigt werden, die sich auf bestimmte Funktionen beziehen. Beispielsweise kann die Software sowohl die Single-Core-Leistung in einem Prozessor als auch die Leistung messen, wenn alle Kerne gleichzeitig besteuert werden. Diese Einzel- und Gesamtwerte können dann mit anderen CPUs verglichen werden, die dasselbe Benchmark-Programm durchlaufen, um eine relative Vorstellung von der tatsächlichen Leistung der CPU zu erhalten.