CPU und GPU

Spricht man vom Prozessor, ist meistens die CPU gemeint. Die Central Processing Unit ist in der Tat zentral und wird von Technologiejournalisten auch gerne blumig als Herz oder Motor eines Computers bezeichnet. Die CPU pumpt jedoch kein Blut (auch keine Kühlflüssigkeit) und verbrennt auch keine fossilen Brennstoffe. Vielmehr führt die CPU sämtliche Berechnungen durch, die der PC benötigt. Für grafische Berechnungen bekommt die CPU oft Hilfe von einer Grafikkarte, ansonsten ist sie aber der zentrale Rechner im Computer. Die Leistung der CPU beeinflusst vor allem die Geschwindigkeit des PCs. Sofern keine anderen Komponenten den Datenfluss bremsen, führt eine schnellere CPU zu einem schnelleren Computer in jeglicher Hinsicht. Wichtige Merkwerte bei der CPU sind die Taktfrequenz und die Anzahl Prozessorkerne, wobei der Nutzen vieler Prozessorkerne nur schwierig einzuschätzen ist. Das liegt vor allem daran, dass mehrere Prozessorkerne nur so gut sind, wie die Software damit umzugehen weiss. Es kann also durchaus sein, dass die einfachere Software A langsamer läuft als die viel komplexere Software B, da diese besser für mehrere Prozessorkerne ausgelegt ist.

Und da jede Software anders mit mehreren Kernen arbeitet, ist es schwierig, deren Nutzen effektiv zu quantifizieren. In der Regel sind mehr Kerne bei gleicher Taktfrequenz jedoch besser als weniger Kerne, da gut optimierte Software davon Gebrauch machen kann. Bei der Taktfrequenz ist vor allem wichtig, dass man zwischen üblicher Taktfrequenz und maximaler Taktfrequenz unterscheidet. Die übliche Taktfrequenz ist die, welche der Prozessor bei der grossen Mehrheit der Arbeiten verwenden wird und somit die Frequenz, die für Sie am aussagekräftigsten ist. Die maximale Taktfrequenz benennt meistens einen Boost-Wert. Dieser wird für aufwendige Arbeiten kurzzeitig verwendet, um die Leistung zu erhöhen. Häufig können diese höheren Taktfrequenzen aber nicht über längere Zeit hinweg gehalten werden.

Aktuelle High-End-Prozessoren: Marktführer bei Desktop-CPUs ist Intel. Die neuste, achte Generation der Intel-Core-Prozessoren ist erst seit Kurzem auf dem Markt und bringt eine ordentliche Leistungssteigerung gegenüber der letzten Generation. Für High-End-PCs sind hauptsächlich die CPUs der Intel-Core-i7-Serie interessant. Allen voran der Core i7-8700 (3,2 GHz/4,6 GHz) mit sechs Kernen, die aktuelle Standard-CPU für High-End-Aufgaben und PC-Gaming, Bild 4. Diese CPU ist in drei Varianten erhältlich: i7-8700 ist die goldene Mitte, i7-8700T taktet etwas langsamer und der i7-8700K ist die übertaktete Version. Laptops und andere mobile Geräte verwenden die Varianten 8700U (langsamer) und 8700H (schneller). Neben Intel kämpft auch der Hersteller AMD um einen Platz an der Prozessorsonne.

Nachdem AMD mit der letzten Prozessorarchitektur gegen Intel klar den Kürzeren gezogen hatte, scheint sich das Niveau wieder auszugleichen. Die brandneuen Ryzen-Prozessoren von AMD halten mit Intel problemlos mit und können sich in gewissen Bereichen sogar von Intel abheben. Der Fokus liegt bei AMD vor allem auf mehr Prozessorkernen. Im High-End-Bereich bietet AMD die Ryzen-7-Serie an und darüber den Ryzen Threadripper. Threadripper bietet bis zu 16 Prozessorkerne an. Das ist bislang im Privatbereich unerreicht. Die Vor- und Nachteile sind die üblichen bei Prozessoren mit vielen Kernen: Die Kerne bringen nur etwas, wenn die Software damit umgehen kann. Die niedrigere Taktfrequenz beim selben Preis im Vergleich zu einem Prozessor mit weniger Kernen kann dafür die Leistung schmälern.

Noch vor wenigen Jahren war die GPU (Graphics Processing Unit) hauptsächlich etwas für Gamer. Denn ausser Computerspielen nutzten nur wenige Programme die Leistung der Grafikkarte wirklich stark für sich. Sogar grafisch orientierte Anwendungen wie beispielsweise Adobe Lightroom oder das 3D-Programm Blender funktionierten hauptsächlich auf CPU-Basis. Das ändert sich derzeit rasant. Immer mehr Software baut auf GPU-Leistung und nutzt die exorbitanten Motoren moderner Grafikkarten für schnellere Prozesse – das nicht zuletzt wegen einiger substanzieller Leistungssprünge bei Grafikkarten in den vergangenen Jahren und dank besserer Schnittstellen für den Zugriff auf die Leistung der GPUs. Besonders neue Technologien nutzen die Power moderner Grafikkarten gut aus: Maschinenlernen und Mining von Kryptowährung sind zwei gute Beispiele dafür. Der Nachteil: Die Preise für GPUs sind in den letzten Monaten deutlich gestiegen. Grundsätzlich gibt es bei der Grafikkarte nur etwas, das zählt: mehr Power. Gemessen wird diese hauptsächlich am Video-RAM (VRAM) und der Taktfrequenz der Karte. Nvidias Spitzenmodelle bieten zwischen 6 und 11 GB an VRAM und Taktfrequenzen zwischen 2000 und 2600 MHz.  

Aktuelle High-End-Grafikchips: Marktführer in Sachen Grafikkarten ist derzeit Nvidia mit seiner GeForce-Serie. In High-End-Geräten werden vor allem die Modelle GTX 1070, 1080 und 1080Ti verbaut. Die Grafikchips GTX 1070 und 1080 sind nach aktuellem Stand schon etwas grenzwertig, da diese höchstwahrscheinlich Ende 2018 oder Anfang 2019 ersetzt werden. Das macht die GTX 1080Ti zur aktuellen Spitzenkarte, Bild 5. Ausser Nvidia hat auch AMD mit den Radeon-Karten die Hand im Spiel, allerdings mit deutlichem Rückstand, vor allem in Sachen Marktanteil. Bei der Leistung sieht es schon knapper aus. Hier entscheidet hauptsächlich die Software, welche Grafikkarte die Nase vorn hat.

Bei Games kann das von Spiel zu Spiel variieren. Die beiden Hersteller sind sich also fast ebenbürtig, mit leichten Vorteilen für Nvidia. Spannend ist auch die aktuell rasante Entwicklung der Technologie. Jede neue Generation von Grafikkarten bringt grosse Verbesserungen und Innovationen mit sich. Nvidias neue Karten sollen diesen Winter erscheinen. AMD plant eine frische Radeon-Generation auf Anfang 2019.

Eines ist klar: CPU und GPU rücken näher zusammen. Die GPU übernimmt immer mehr Aufgaben, die nicht direkt mit Grafik zu tun haben. Da stellt sich die Frage: Wann verwende ich die CPU und wann die GPU? Dazu muss man vor allem wissen, wie die beiden Komponenten Informationen verarbeiten. Eine CPU ist normalerweise eine kleine Ansammlung von Prozessorkernen, die darauf spezialisiert ist, Dinge in schneller Abfolge zu erledigen. Die GPU hingegen verwendet Tausende von Kernen parallel, dafür mit weniger Leistung pro Kern. Das macht die GPU vor allem dann interessant, wenn viele kleine Aufgaben gleichzeitig erledigt werden sollen. Klassische Beispiele dafür sind Big-Data-Analysen, Maschinenlernen oder Krypto-Mining. Die CPU trumpft hingegen bei einzelnen, komplexen Aufgaben auf.
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