Computerhardware: Prozessor

Intel Pentium II-Prozessor

Die „Central Processing Unit“ (CPU), deutsch: Zentrale Verarbeitungseinheit, kurz: Prozessor, ist die oberste Steuerung für den PC. Die CPU führt Berechnungen aus und steuert alle Komponenten des PC. Keine Mausbewegung, keine Tastenbetätigung, kein Byte, das aus dem Internet eintrifft - nichts darf der CPU entgehen. Leistung und Qualität der CPU sind daher entscheidend für die zuverlässige Funktion des ganzen Computersystems.

Im Laufe der Jahrzehnte gab es zahlreiche Hersteller von CPUs: Intel, AMD, Motorola, Cyrix, IBM, IDT, NEC, SiS, UMC, VIA, ARM, Rockwell und andere. Die Firma Intel ist der Marktführer und bestimmt seit Jahrzehnten entscheidend die technologische Entwicklung. Die Firmen AMD mit ihrem Athlon-Prozessor und Apple sind für Intel die wichtigsten Konkurrenten.

Jede Prozessorfamilie hat im Vergleich zur vorhergehenden Generation neue, erweiterte Eigenschaften und zusätzliche Befehle. Ein wichtiges Designkriterium ist die „Kompatibilität“: Jeder Prozessorhersteller achtet sorgfältig darauf, dass auf jeder neuen CPU alle Befehle ebenso funktionieren wie auf der Vorgänger-CPU. Dadurch läuft Ihre vertraute Software auf jedem neuen Prozessor. Allerdings braucht man für eine neue Generation von CPUs fast ausnahmslos eine neue Generation von Hauptplatinen.

Im Sommer 2018 ist der Core i9-7980X das „Flaggschiff“ von Intel. Es ist ein 18-Kern-Prozessor mit vier Speicherkanälen und einem Takt von 3,3 GHz, der im Turbo-Modus auf 4,5 GHz steigt. Er kostete anfangs 2250 Euro. Einfachere Modelle aus der Core i3 Serie gibt es bereits ab 50 Euro.

In der nachfolgenden Tabelle sind wichtige historische Prozessorfamilien des Herstellers Intel, deren Taktfrequenzen und deren Bezeichnungen als Beispiel dafür aufgeführt, in welchen Schritten sich die Prozessortechnik entwickelt hat. Auf einen Vergleich konkreter aktueller Prozessoren von Intel, AMD und anderen Herstellern wird hier verzichtet, da die Entwicklung sehr schnell fortschreitet. Der Intel-Ingenieur Gordon Moore prognostizierte schon 1965, dass die Transistoranzahl in integrierten Schaltkreisen alle zwei Jahre verdoppelt werden kann. Die Presse nannte diese Regelmäßigkeit dann das Mooresche Gesetz. Es handelt sich dabei allerdings nicht um ein wissenschaftliches Naturgesetz, sondern um eine durch empirische Beobachtung begründete Faustregel, die auf langfristigen Planungen der Halbleiterindustrie beruht und die bis heute zutrifft.

1978	i8086 (PC XT)	4,77 MHz	29000 Transistoren
1982	i80286 (286er)	6 – 16 MHz	120000 Transistoren
1985	i80386 (386er)	16 – 33 MHz	275000 Transistoren
1991	i80486 (486er)	33 – 100 MHz	1,2 Mio. Transistoren
1993	Pentium	66 – 200 MHz	3,1 Mio. Transistoren
1997	Pentium MMX	166 – 233 MHz	4,5 Mio. Transistoren
1997	Pentium II	233 – 450 MHz	7,5 Mio. Transistoren
1999	Pentium III	333 – 1400 MHz	24 Mio. Transistoren
2000	Pentium 4	1400 – 3500 MHz	42 Mio. Transistoren
2006	Core Duo	1660 – 2160 MHz	151 Mio. Transistoren
2006	Core 2 Duo	1667 – 2333 MHz	291 Mio. Transistoren
2008	Core i3, i5, i7	1000 - 3200 MHz	1170 Mio. Transistoren
2011	Core i7-3960X	3300 - 3900 MHz	2270 Mio. Transistoren
2015	Core i7-5960X	3000 - 3500 MHz	2600 Mio. Transistoren
2017	Core i9-7900X	3300 - 4500 MHz	3500 Mio. Transistoren

Die Bestandteile der CPU

• Das Rechenwerk (Arithmetic Logic Unit, ALU) führt die Berechnungen aus,
• Die Steuereinheit (Control Unit, CU) entschlüsselt die Befehle,
• Der Speichermanager (Memory Management Unit, MMU) verwaltet den Arbeitsspeicher,
• Der mathematische Coprozessor (Floating Point Unit, FPU) führt  Gleitkommaberechnungen aus,
• Der CPU-Cache speichert häufig benötigte Daten.

Die Taktfrequenz

Gesetzliche Maßeinheiten
1 s	= 1000 ms (Millisekunden)
1 ms	= 1000 μs (Mikrosekunden)
1 μs	= 1000 ns (Nanosekunden)
1 ns	= 1000 ps (Pikosekunden)

Alle Vorgänge in einem Prozessor laufen getaktet, also synchron ab. Die Taktfrequenz gibt an, wie oft die Taktsignale erfolgen. Der erste IBM-PC mit dem Prozessor „i8088“ aus dem Jahr 1981 hatte eine Taktfrequenz von knapp 5 MHz (MHz = Megahertz = Millionen Takte pro Sekunde). Jeder Takt dauert also 200 ns (Nanosekunden). Jede einzelne Schaltung des i8088 war so entworfen, dass sie niemals länger als 200 ns für einen einfachen Befehl braucht. Anders ausgedrückt: Ein Prozessortakt ist die Zeit für die Ausführung eines einfachen Befehls, zum Beispiel einer Addition. Auch ein Speicherzugriff dauerte damals genau einen Takt. Heutige PCs haben Taktfrequenzen von drei bis vier Gigahertz (drei bis vier Milliarden Takte pro Sekunde).

Das ist allerdings eine vereinfachte Darstellung. Einige Befehle sind komplizierter auszuführen als andere und ihre Ausführung dauert deutlich länger. Nehmen wir als Beispiel die Division. Einerseits ist sie viel aufwändiger als eine Addition, andererseits kommt sie sehr selten vor. Die Taktfrequenz und damit die Rechengeschwindigkeit wurde so gewählt, dass die meisten Befehle während eines Taktes ausgeführt werden können. Aufwändigere Befehle bekommen als „Fristverlängerung“ einen zweiten, dritten oder weitere Takte genehmigt.

Es ist logisch, dass eine CPU mit einer höheren Taktfrequenz mehr Befehle pro Zeiteinheit ausführen kann. Deshalb wurde im Laufe der Jahre die Taktfrequenz der CPU schrittweise erhöht. Die Taktfrequenzen stiegen von anfangs 4,77 MHz (1981) auf 6, 8, 10 und 12 MHz. Immer schnellere CPUs wurden entwickelt. Es entbrannten regelrechte „Megahertz-Schlachten“ zwischen den Konkurrenten: Wer hat den schnellsten Prozessor? Etwa 1993 erreichten die Prozessoren eine Taktfrequenz von 100 MHz, was 10 ns pro Takt entspricht: Eine Steigerung auf das zwanzigfache in zwölf Jahren! Im Jahr 2002 waren 3000 MHz erreicht. Eine weitere Steigerung schien fast unmöglich, denn es wurde immer schwieriger, die CPUs ausreichend zu kühlen. Denn je höher die Taktfrequenz, desto öfters Stromimpulse und das führt zu erhöhter Wärmentwicklung (erhöhter Elektronenfluss = erhöhte Reibung = erhöhte Wärmeabgabe), wie erhöhten elektrischen Widerstand in den extrem winzigen Millionen Leiterbahnen.

Einer der Auswege war das Hyper-Threading-Verfahren (HT), das im Jahr 2002 von Intel auf den Markt gebracht wurde. Ein „Thread“ (dt.: Faden), im Sinne der Computertechnologie „Programmfaden“, ist ein kleiner Programmabschnitt, der unabhängig von anderen Threads ausgeführt werden kann. Wenn Sie z. B. von einem Rechteck die Fläche f = a × b und den Umfang u = 2 (a + b) berechnen müssen, hat es keinen Einfluss auf die Ergebnisse, in welcher Reihenfolge die Berechnungen ausgeführt werden. Wenn die CPU einen Programmfaden nicht weiter ausführen kann (z. B. weil das Heranschaffen von Daten aus dem Arbeitsspeicher noch ein Weilchen dauert), wechselt eine Hyper-Threading-fähige CPU einfach zur Abarbeitung eines anderen Programmfadens. Theoretisch verdoppelt sich die Leistung der CPU durch HT, realistisch ist ein Leistungszuwachs bis zu 33% ohne Erhöhung der Taktfrequenz.

Seit 2006 gibt es CPUs mit zwei Prozessorkernen in einem gemeinsamen Gehäuse. Der Intel Core 2 Quad mit vier Kernen ist seit Anfang 2007 erhältlich und die Intel Core i7 enthalten sechs, acht oder zehn Prozessorkerne, der Intel Core i9 sogar 18 Kerne. Einerseits kann mit der Mehrkerntechnologie der Energiebedarf der CPU und damit die Wärmeentwicklung drastisch reduziert werden, indem z. B. ungenutzte Funktionseinheiten und auch ganze Kerne zeitweilig abgeschaltet werden. Andererseits steigt die Rechenleistung drastisch an. Eine Acht-Kern-CPU mit 3 GHz Taktfrequenz, wobei jeder Kern Hyper-Threading beherrscht, kann (rein theoretisch) 8 × 3 × 2 = 48 Milliarden Befehle pro Sekunde ausführen! In der Liga der Hochleistungscomputer sind CPUs mit 12, 16, 57 oder 260 Kernen weit verbreitet.

Der RAM (Arbeitsspeicher) enthält die Daten und Befehle für die CPU. Seine Geschwindigkeit ist wichtig für die Leistung des Computers. Pro Befehl müssen durchschnittlich ein bis vier Datenbyte aus dem RAM gelesen werden, der Befehl selbst ist weitere ein bis vier Byte lang. Die RAM-Zugriffszeiten hatten sich von 120 ns (1981) auf 12 ns (1990) verringert. Während die Geschwindigkeit der CPUs auf das 20-fache stieg, wurde RAM „nur“ 10-mal schneller. Der RAM wurde zunehmend zur Bremse. Je schneller die CPUs wurden, desto öfter mussten sie für einige Takte pausieren (sogenannte Wartetakte einlegen, engl: „Waitstate“), um auf das Eintreffen der angeforderten Daten aus dem RAM zu warten. Was nun?

Es gibt bisher drei Lösungsmöglichkeiten, um den RAM-Engpass zu entschärfen: Bus-Breite, Parallelisierung und den Cache-Speicher. (Als „Bus“ werden die Datenleitungen im PC bezeichnet, mit denen große Datenmengen transportiert werden. Es gibt z. B. den PCI-Express-Bus, der die Steckplätze der Erweiterungskarten verbindet, und den Speicherbus, der die RAM-Steckplätze mit der CPU verbindet. 64 Datenleitungen, bis zu 40 Adressleitungen und einige Steuerleitungen bilden den Speicherbus.)

• Der erste PC mit der i8088-CPU holte sich jedes Byte einzeln aus dem Speicher. Die i8086-CPU konnte bereits 16 Bit = 2 Byte parallel (d.h. gleichzeitig, in einem Lesevorgang) aus dem Speicher lesen. Die 286er und 386er Prozessoren arbeiteten mit einer 32 Bit (4 Byte) Anbindung, während die Pentium-CPUs 64 Bit (= 8 Byte) in einem Speichertakt lesen bzw. schreiben können.
• Den Speicherbus von derzeit 8 Byte auf 16 Byte zu verbreitern wäre eine Möglichkeit, doch es würde sich nicht lohnen. Die CPU greift im ständigen Wechsel auf mindestens zwei Speicherbereiche zu: Daten und Programmcode. Es ist zu selten, dass die CPU mehr als acht unmittelbar aufeinanderfolgende Byte benötigt. Deshalb arbeiten moderne CPUs mit der Dual-, Triple- oder Quad-Channel-Technologie: Aus der CPU führen zwei, drei oder vier Speicherbusse zu den RAM-Steckplätzen. Während ein Speicherkanal noch mit Lesen oder Schreiben beschäftigt ist, kann die CPU weitere Anforderungen an die anderen Speicherkanäle richten. Der Hardware-Aufwand ist freilich groß. Für jeden Speicherbus müssen mehr als hundert Kontakte aus der CPU herausgeführt werden. Deshalb haben die Vier-Kanal-CPUs von Intel 2011 oder 2066 Pins („Beinchen“).
• Die dritte Möglichkeit ist die Verwendung eines „Cache“-Speichers, sprich „Kesch“ oder „Käsch“. Der Prozessorcache ist ein kleiner schneller Speicher, der sich das Prozessorgehäuse mit der CPU teilt und die Arbeit der CPU wesentlich beschleunigt.

Turbo-Modus, Speedstep und die Wärmeentwicklung

Solange sich ein Computerschaltkreis im Zustand „0“ oder „1“ befindet, verbraucht er fast keinen Strom. Während des Umschaltens zwischen den Zuständen steigt der Strombedarf steil an. Je öfter die Umschaltung erfolgt (also je höher der Takt), desto höher ist die Wärmeentwicklung. Die leistungsschwache CPU „Pentium Dual-Core E2140“ beispielsweise braucht 42 Watt im Betrieb und nur 11 Watt im Leerlauf. Wenn sie von ihrer Nominalfrequenz von 1,6 GHz auf 3,4 GHz übertaktet wird (d. h. mit überhöhter Geschwindigkeit betrieben wird), steigt der Energiebedarf auf 83 Watt. Also doppelte Frequenz bei fast verdoppelter Verlustleistung. Leistungsstarke CPUs, z. B. der „Pentium Dual Core D 840“ mit 2 x 3,2 GHz verwandelt 140 Watt in Wärme, der „Athlon 64 X2 6400+“ 124 Watt. Wie kann die Geschwindigkeit noch weiter gesteigert werden?

Die Dual Core D840 CPU hat eine Fläche von 2 cm² und verwandelt 140 Watt in Wärme. Das ergibt eine Heizleistung von 70 W/cm² (140 W auf 2 cm² Fläche des Prozessors). Wie bescheiden wirkt dagegen die Hitze einer Kochplatte: Bei 18 cm Durchmesser hat sie eine Fläche von etwa 250 cm². Bei einer Leistung von 750 Watt ergibt das nur 3 W/cm². Ich hoffe, es ist jetzt verständlich, wie wichtig eine gute Kühlung ist. Eine weitere Erhöhung der Frequenz um 20% hätte 19% mehr Wärme erzeugt.

Es wurde faktisch unmöglich, durch Erhöhung der Taktfrequenz mehr Leistung zu erreichen. Intel und AMD mussten deshalb das Wettrennen um die meisten Gigahertz etwa gleichzeitig im Jahr 2004 beenden und nach neuen Wegen zur Leistungssteigerung suchen. Eine der Möglichkeiten ist die Verkleinerung der Strukturen. Stark vereinfacht gesagt: Dünnere Leiter enthalten weniger Atome, deshalb müssen weniger Elektronen in Bewegung gesetzt werden, damit ein Strom fließt. Eine weitere Möglichkeit sind Mehrkernprozessoren: Die am höchsten belasteten Baugruppen in der CPU wie z. B. das Rechenwerk sind mehrfach vorhanden. Sie teilen die Arbeit untereinander auf und werden deshalb weniger heiß.

„Turbo-Modus“ ist die Fähigkeit der CPU, abhängig von der Auslastung der Kerne und der CPU-Temperatur den Takt kurzzeitig zu erhöhen, sogar zu verdoppeln. Die CPU überwacht ständig die Temperatur ihrer Hauptkomponenten. Wenn ein Kern zu heiß wird, macht er eine Abkühlpause und einer der kühleren Kerne übernimmt die Arbeit. Wenn die Anwendung nur einen der Kerne benutzt, kann dieser höher getaktet werden, während ungenutzte Kerne abkühlen. Die Technologie Turbo-Boost Max ermittelt den Kern, der momentan am höchsten übertaktet werden kann, und weist diesem Kern die wichtigste (zeitkritischste) Aufgabe zu.

„Speedstep“ ist die Fähigkeit der CPU, bei geringer Belastung den Takt automatisch zu verringern. Es wird Strom gespart und die in der CPU angesammelte Wärmemenge wird allmählich abgebaut. Wenn die nächste „Turbo-Modus-Phase“ beginnt, kann die CPU etwas länger durchhalten, bis sie gedrosselt werden muss.

Intel, AMD und Apple

Es gibt nur noch drei bedeutende Hersteller von PC-Prozessoren: die Firma Intel ist der Marktführer, AMD ist der zweitgrößte Hersteller. AMD hatte im Jahr 2006 mit der Prozessorfamilie „Athlon“ etwa die gleiche Leistung und fast den gleichen Marktanteil wie Intel. In den Folgejahren gelangte Intel mit den Core-Prozessoren an die Spitze. Intel hatte Anfang 2019 bei CPUs für Desktop und Notebooks einen Marktanteil von zwischen 80 und 85 %. Mit den „Ryzen“-CPUs liegt AMD bei 15 bis 20 % mit steigender Tendenz. Bei Server-Prozessoren hat Intel einen Marktanteil von etwa 95 %.

Apple hatte seine Computer bisher mit Intel-CPUs bestückt. Seit Juni 2020 produziert Apple eine CPU „M1“ mit 16 Milliarden Transistoren, vier Hochleistungskernen und weiteren vier Stromsparkernen für einfache Aufgaben. Die M1-CPU soll in allen Apple-Neuentwicklungen zum Einsatz kommen.

Prozessoren zu entwickeln, ist aufwendig. Intel gibt an, dass die Kosten für die Entwicklung des ersten Pentium höher waren als der Kaufpreis eines komplett ausgerüsteten Flugzeugträgers. Dazu kommt der Aufwand, für jede neue CPU-Generation neue Chipfabriken zu bauen. Inzwischen können bzw. wollen sich nur noch zwei Firmen die hohen Entwicklungskosten für Universalprozessoren leisten: Intel und AMD. Einige weitere Firmen bauen Spezialprozessoren, z. B. für Handys und Smartphones.

Marktanteile zu erringen ist nicht einfach. Ein Hersteller kann seine Prozessoren nur verkaufen, wenn sie „befehlskompatibel“ zu Intel-Prozessoren sind. Befehlskompatibel bedeutet, dass alle Befehle das gleiche Resultat liefern müssen wie das Intel-Original (es darf aber zusätzliche Spezialbefehle geben).

Für einen nicht kompatiblen Prozessor würde es keine Software geben, der Hersteller müsste ein eigenes Windows und alle Anwendungsprogramme selbst entwickeln. Jeder Hersteller kann natürlich zusätzliche Befehle einbauen und darauf hoffen, dass die Softwarehersteller diese auch benutzen werden. Beim 386er hatte IBM Bedenken, von einem einzigen Prozessorhersteller abhängig zu sein. Intel wurde genötigt, der Firma AMD die Fertigungsunterlagen zu überlassen. Dadurch konnte damals jeder Kunde frei wählen, ob er auf seine Hauptplatine einen von Intel oder einen von AMD produzierten Prozessor stecken will. Diese Vereinbarung ist längst ausgelaufen.

Heute muss jeder Prozessorhersteller die interne Schaltung und die Anschlüsse seiner CPU anders aufbauen als die Intel-Ingenieure, um nicht von Intel wegen Patentverletzung verklagt zu werden (und umgekehrt). Deshalb gibt es gravierende Unterschiede in der internen Architektur der CPUs verschiedener Hersteller. Das bedeutet leider auch, dass die Hauptplatinen für Intel- und AMD-CPUs unterschiedlich sind. Sie können also nicht probeweise eine AMD-CPU durch eine Intel-CPU ersetzen, um zu testen, welche schneller ist.

Unterschiede im Design

Intel favorisiert ein Design, bei dem die Recheneinheiten des Prozessors pro Takt etwas weniger leisten (und deshalb weniger warm werden), wodurch man den Prozessor etwas höher takten kann. Bei anderen Architekturen ist der Fall eher umgekehrt: bei mobilen CPUs und der sog. Core-Architektur (die Nachfolger des Pentium 4) wird mit geringer Taktfrequenz viel Leistung erreicht.

AMD hat sich für ein Design entschieden, bei dem die Recheneinheiten pro Takt mehr leisten. Außerdem steckt ein Teil vom Chipsatz im Gehäuse der CPU. Dadurch wird die CPU heißer und darf nicht so schnell getaktet werden. (Der Chipsatz ist der Daten-Rangierbahnhof zwischen CPU, Speicher und schnellen Peripherieeinheiten.)

Das macht es nicht einfach, die Leistung konkurrierender Prozessoren zu vergleichen. AMD verwendet deshalb einen Umrechnungsfaktor: Der Prozessor ... hat etwa die gleiche Leistung wie ein Prozessor mit xxx MHz sie hätte, aber er schafft diese Leistung mit einer kleineren Taktfrequenz von nur yyy MHz. Das wird "P-Rating" genannt und vergleicht die Leistung mit einem imaginären Athlon Thunderbird.

Welcher Prozessor ist besser – Intel oder AMD? (oder vielleicht sogar ARM?)

Weil und solange die übergroße Mehrheit aller Programmentwickler einen Intel-Prozessor in ihren Test-PCs hat (oder gar ein Mehrprozessorsystem), werden Programme auf Intel-Prozessoren gründlicher getestet und haben deshalb weniger Fehler. Für professionelle Anwendungen, wo Sicherheit und Minimierung des Absturzrisikos extrem wichtig sind, ist eine Intel-CPU mit einem Intel-Chipsatz („Alles aus einer Hand“) die beste Paarung. Ein Athlon mit nVidia-Chipsatz dürfte die zweitbeste Paarung sein. Wenn das Preis-Leistungs-Verhältnis wichtig ist, liegt meist AMD vorn. Außer den genannten Prozessoren, sind erste Desktop und Netbook Rechner mit ARM CPU erhältlich. Zurzeit werden sie häufig mit dem Betriebssystem Android von Google ausgeliefert und zeichnen sich durch besonders geringe Anschaffungskosten und minimalen Stromverbrauch aus. Auch ihre Rechenleistung ist nicht zu unterschätzen. Ein Beispiel für Prozessoren dieser Familie ist der NVIDIA Tegra 2. Das Betriebssystem Windows ist zurzeit nicht für Geräte dieser Art verfügbar, auch wenn der Hersteller verlauten lässt, daran zu arbeiten. Für Benutzer, die sich durch ihr Smartphone bereits an Android gewöhnt haben, können diese Geräte jedoch eine echte Alternative darstellen.

Celeron, Duron und Sempron

Normale Büroluft enthält einige hunderttausend feinster Staubteilchen pro Liter. CPUs werden in Reinsträumen produziert, in denen pro Liter Luft maximal ein Staubkorn vorkommen darf. Prozessoren sind nur wenige Quadratmillimeter groß, und nicht jedes Staubkorn fällt auf einen Prozessor. Wenn es trifft, verursacht es verheerende Schäden. Ist nur einer von Millionen Transistoren defekt, ist der Chip unbrauchbar. Es gibt allerdings eine Ausnahme: Wenn der Schaden nur eine Hälfte des internen Cache betrifft und die andere Hälfte des Cache fehlerfrei ist, wird die defekte Hälfte des Cache abgeschaltet. Das kommt nicht selten vor, denn der interne Cache belegt etwa die Hälfte der Schaltkreisfläche und ist von Fehlern relativ oft betroffen. Der Chip wird mit halbem Cache unter dem Markennamen Celeron (intel) oder Duron (AMD) zu einem deutlich geringeren Preis verkauft. Diese Prozessoren schaffen noch etwa 80% der Leistung des vollständigen Prozessors und sind ansonsten voll kompatibel und fehlerfrei. Für viele Büro- und Heim-PC reicht das aus.

AMD produziert anstelle des Duron jetzt den "Sempron", Intel bietet immer noch den "Celeron" an. Wenn die Nachfrage nach CPUs im unteren Leistungssegment sehr groß ist, werden auch schon mal vollständig intakte CPUs durch Verkleinern des internen Cache, das Abschalten einiger Kerne oder andere Maßnahmen „abgespeckt“. So können die Prozessorhersteller relativ schnelle, moderne Prozessoren im unteren Preissegment anbieten, ohne die Preise für die „vollständigen“ Prozessoren zu senken.

Benchmarks

Um die Leistung heutiger CPUs zu vergleichen, reicht ein Blick auf die Taktfrequenz nicht mehr aus. Größe und Organisation des Cache-Speichers, die Qualität der Vorschaulogik, die interne Arbeitsteilung zwischen den Baugruppen der CPU und Designunterschiede haben entscheidende Bedeutung. Intel verwendete den iCOMP-Index und AMD das P-Rating und QuantiSpeed, um (vorzugsweise die eigenen) CPUs zu vergleichen. Heute beurteilt und vergleicht man die Leistung von CPUs mit speziellen Testprogrammen, sogenannten „Benchmarks“, wie z. B. https://www.cpubenchmark.net (engl.). Diese Testprogramme lassen den PC ein Sortiment vorgegebener Aufgaben aus einem bestimmten Themengebiet lösen (z. B. die Konvertierung eines Videos). Die benötigte Zeit wird gestoppt und mit der Konkurrenz verglichen. Fachzeitschriften sind voll mit solchen Tests.

Was taugen die Benchmarks?

Leider kann man keinen der vielen Benchmarks als den besten empfehlen. Das Problem ist: Je nachdem, wofür Sie Ihren PC nutzen, sind unterschiedliche Kriterien wichtig. Betrachten wir zwei Beispiele.

• Server haben große Datenmengen zu speichern. In Servern werden viele Festplatten parallelgeschaltet, die gewaltige Datenströme liefern können. Die Leistung eines Servers wird danach beurteilt, wie schnell er Daten von den Festplatten zu den Netzwerkkarten und umgekehrt transportieren kann. Der Arbeitsspeicher kann gar nicht groß genug sein. Die Leistung der Grafikkarte ist irrelevant, denn niemand schaut auf den Bildschirm. Die Rechenleistung der CPU spielt oft eine untergeordnete Rolle. Sie muss ja fast nichts rechnen, sondern nur den Datentransfer organisieren.
• Kauft man einen PC für die neuesten Actionspiele, braucht er vor allem eine hervorragende Grafikkarte und einen guten Prozessor. Die Leistung der Festplatte und des Netzwerks sind etwas weniger wichtig.

Es gibt also keinen Allround-Benchmark, sondern man braucht für jede Benutzergruppe andere Benchmarks.

Tipp: Welcher Prozessor steckt in Ihrem PC?

Wenn Sie mit Windows 10 oder 11 arbeiten, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf „Dieser PC“, dann mit der linken Taste auf „Eigenschaften“. Dort finden Sie Angaben zu Ihrer CPU.

Wenn Sie mit Linux arbeiten, können Sie sich auf der Shell die Daten der CPU ihres Systems mit folgenden Befehl anschauen:  cat /proc/cpuinfo

Wenn Sie mit MacOS arbeiten, klicken Sie im Apfel-Menü mit der linken Taste auf „Über diesen Mac“. Dort finden Sie die Angaben zu Ihrer CPU.