Was bringt ein DualCore (X2) Prozessor?

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Bis vor wenigen Monaten war Multiprozessortechnik nur etwas für Profi-Anwender oder Apple-Kunden: Sobald in einem x86-PC mehr als ein Prozessor steckte, hieß er Workstation oder Server. Solche Geräte waren nicht nur wesentlich teurer als gewöhnliche Heim- oder Bürorechner, sondern auch viel lauter und für Privatkunden kaum zu beschaffen. Diese Zeiten sind vorbei, denn mittlerweile haben Doppelkern-Prozessoren nicht nur in Desktop-PCs, sondern sogar bereits in Notebooks Einzug gehalten. Statt Gigahertz-Hype kommt jetzt der Kampf der Kerne.

Der Leistungsvergleich der Mehrkern-CPUs mit ihren einkernigen Vorfahren fällt dabei nicht immer zu Gunsten der Neulinge aus. Viele, vor allem ältere Anwendungen klammern sich ausschließlich an einen Kern. Dann bringen Multi-Cores zwar den potenziellen Vorteil, dass ihre freien Rechenwerke für weitere leistungshungrige Programme nutzbar bleiben, fallen im direkten Benchmark-Vergleich mit höher getakteten Single-Core-Prozessoren jedoch zurück. Bisher erreichen die Einkern-CPUs nämlich noch etwas höhere Taktfrequenzen als Dual-Cores, weil Letztere sonst kaum noch sicher zu kühlen wären.

Leistungsunterschiede in der Größenordnung weniger Prozent sind den meisten PC-Besitzern allerdings zu Recht egal. Die meisten neuen Rechner sind für die meisten interessanten Anwendungen schlichtweg schnell genug. Unsere jährliche Umfrage unter c't-Lesern zeigt ebenso wie die Analysen namhafter Marktforscher, dass immer weniger Käufer einen neuen PC wollen, weil sie mehr CPU-Rechenleistung brauchen, sondern es geht ihnen eher um Zusatzfunktionen oder einen (mobilen) Zweitrechner.

Mit schlichter Taktfrequenzsteigerung, jahrelang das Haupt-Argument für die PC-Neubeschaffung, lassen sich nur noch geringe Performancesteigerungen herausholen. Zusätzlich stößt man beim Hochschrauben der Taktfrequenz an physikalische Grenzen: Um bei sehr hohen Taktfrequenzen stabil zu arbeiten, benötigen die üblichen x86-Kerne vergleichsweise hohe Betriebsspannungen. Weil die Leistungsaufnahme aber ungefähr im quadratischen Verhältnis zur Kernspannung steigt, explodiert der Aufwand für die Kühlung geradezu. Zwar wollte Intel mit optimierten Fertigungsverfahren diesem Zusammenhang entgegenwirken, doch hat sich der Marktführer dabei offenbar drastisch verschätzt: Noch vor drei Jahren war geplant, den 90-Nanometer-Prescott-Kern auf 5 GHz zu peitschen, sein Nachfolger Tejas hätte 9 GHz erreichen sollen.

Jetzt soll die Mehrkern-Technik für eine Vervielfachung des PC-Leistungspotenzials sorgen. Viele praktische Benchmarks zeigen, dass tatsächlich hohe Skalierungsfaktoren erreichbar sind: Ein zweiter Kern kann auch ohne große Änderungen an der Systemarchitektur durchaus 80 Prozent mehr Anwendungs-Performance bringen. Um Vergleichbares durch eine Steigerung der Taktfrequenz zu bewerkstelligen, müsste man jene wohl verdreifachen - wie oben erläutert, ist das illusorisch.

Mit dem bloßen Hinzufügen weiterer Kerne ist es aber auch nicht getan, wenn tatsächlich parallele Höchstleistung gefragt ist: Schließlich wollen nun doppelt so viele Rechenwerke mit Daten und Energie gefüttert und sicher gekühlt werden. Die einzelnen Kerne der Multi-Cores müssen also sparsamer sein als im Einkern-Prozessor, der Kühlungsaufwand dürfte dennoch steigen. Schnellere Speicheranbindung und größere Caches optimieren den Fluss der Daten, der Umstieg von Bus-Systemen (PCI) auf geschaltete Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (PCI Express) und Verfahren wie Native Command Queuing (NCQ) bei Festplatten helfen, die Peripherie-Zugriffe mehrerer paralleler Anwendungen voneinander zu entkoppeln.

Solche Maßnahmen verbessern die Systemperformance, wenn mehrere leistungshungrige Programme gleichzeitig laufen - damit empfiehlt sich die Multi-Core-Architektur vor allem für Server, wo sie ja auch herkommt. Im Desktop-PC-Bereich wächst zwar die Zahl der Szenarien, bei denen ebenfalls mehrere unabhängige Anwendungen laufen, doch häufiger geht es hier noch um einzelne Programme, denen Performance fehlt. Das hohe Leistungspotenzial der Mehrkern-Architektur lässt sich dann nur ausschöpfen, wenn die Software ihre Arbeit auf mehrere parallel laufende Threads verteilt. Das Angebot solcher Programme wächst, auch weil sich alle Hardware-Hersteller einig sind

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AMD X2

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