Der Prozessor (CPU)

Viele Kerne mit niedriger Taktrate oder wenige Kerne mit hohen Taktraten? Diese Frage kann man nur grob und stark Situationsbezogen beantworten. Die monetäre Frage spielt ebenfalls eine Rolle. Aktuell steckt die Entwicklung noch in den Kinderschuhen. Das beste Modell von Heute wird Morgen für unerfahrene Nutzer ohne Softwareoptimierung ein Klotz am Bein sein. Der Markt blüht, Verkäufer freuen sich über enorme Gewinne. Doch freut sich auch der Besitzer? Lernen Sie worauf es ankommt und wie Sie das Beste aus Ihrem Gerät herausholen!

Was ist ein Prozessor?
-Der Prozessor ist die zentrale Berechnungseinheit (CPU=Central Processing Unit) und somit das Gehirn jedes Smartphones. Hier werden alle reinen Rechenvorgänge durchgeführt und sämtliche Programme realisiert. Für die virtuelle Realisierung wird hingegen eine GPU (Graphic Processing Unit) verwendet.

Die Taktrate: Eine hohe Taktrate ermöglicht es Apps und Prozesse schneller auszuführen. Dies ist verbunden mit einer enormen Hitzeentwicklung, weswegen auf viele Kerne verzichtet wird. Reales Multitasking kann jedoch nur bei 2 oder mehr Kernen erreicht werden.

Die Kernzahl: Die Nutzung vieler Kerne ermöglicht es viele Vorgänge gleichzeitig zu verarbeiten. Aufgrund des Strombedarfs und der Hitzeentwicklung sind die Taktraten bei hoher Kernzahl niedriger gehalten.

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Alltagsbeispiel 1 (Allgemeine Regel):
Ein 2-Kerner mit 1,6GHz oder höher ist in der Ausführung bestimmter Apps schneller da die Taktrate ausreichend ist wogegen ein 8-Kerner mit 1,2GHz aufgrund seiner Kernzahl sehr schnell im allgemeinen Umgang ist. Es kann jedoch vorkommen das für bestimmte Apps (falls nicht Mehrkernoptimiert) diese 1,2GHz zu gering sind um ruckelfrei zu funktionieren, die allgemeine Benutzung des 2-Kerner Smartphones jedoch hakend und langsam wirkt. Gleichzeitig können auf dem 2-Kerner selbst einfache Aufgaben wie das Hören von Musik eine qualvolle Angelegenheit werden da die CPU aufgrund der niedrigen Kernzahl alle laufenden Apps entweder auf Kern 1 oder 2 auslagern kann. Ein Allrounder im preislich angemessenen Rahmen wäre ein 4-Kern Prozessor mit guten Taktraten im 1,3GHz-1,5GHz Bereich oder höher(siehe A2).

Alltagsbeispiel 2 (Situationsbeispiel):
Ich besitze ein älteres 2-Kern Walkman-Smartphone mit dezenter Taktrate, ein für Musik optimiertes Gerät inkl. Musiktasten, im Flugzeugmodus mit deaktivierten Hintergrunddiensten und root (siehe Software) als reines Multimedia Gerät mit erweiterten Features. Die benutzte Software habe ich speziell für dieses Gerät ausgewählt oder auf ältere Versionen zurückgesetzt da Updates der Geräteeigenen Software an der Performanz zerren, obwohl diese optimiert sein sollte, mein Benutzererlebnis jedoch nicht leiden soll. Für Internetanwendungen benutze ich ein anderes Gerät mit einem 4-Kerner und identischer Taktrate. Die fehlende Musiktaste und die schlechtere Soundoptimierung machen dieses Gerät jedoch irrelevant wenn es dem Musiker um die Musik geht. Man muss immer die Situation betrachten!

Alltagsbeispiel 3 (Für unerfahrene Nutzer):
Sie wollen lediglich mit Telegram oder Whatsapp chatten, Anrufe tätigen und gelegentlich im Internet surfen? Sie benutzen viele verschiedene Apps, sind jedoch kein Poweruser und kümmern sich nur darum das die Programme irgendwie funktionieren ohne auf Geschwindigkeit zu achten? Ein 4-Kern Modell ist aktuell preiswert und wird Sie zufrieden stellen. Achten Sie auf 1GB großen Arbeitsspeicher. Die Taktrate ist hierbei zu vernachlässigen da dieses Setup die Aufgaben (irgendwie) erfüllen wird. Falls Sie sich nicht mit den Details auseinandersetzen möchten wird es Ihnen Aufgrund der 4 Kerne egal sein was im Hintergrund läuft da das Gerät stets ausgelastet sein wird aber dennoch ohne viele Ruckler läuft. 1GB Arbeitsspeicher sorgen für den nötigen Rückhalt. Einziger Nachteil: Der Akku wird schnell zur Neige gehen und tägliches Aufladen wird die Folge sein. Ein solches Gerät kostet aktuell zwichen 65€ und 85€ (Stand Jan. 2017) und wird beinahe überall als Einsteigermodell angeboten.

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Wie sieht die Zukunft aus?
Der Trend tendiert in Richtung Kernzahl da der Durchschnittsnutzer viele Apps gleichzeitig bedient und viele Prozesse im Hintergrund laufen, anders als bei iPhones, deren Augenmerk auf Effektivität gelegt wird (siehe A1). Darüber hinaus wirken sich viele Kerne positiv auf die allgemeine Bedienung eines Android Smartphones aus da Android ein Betriebssystem ist das viele Kerne effektiv nutzen kann. Eine hohe Taktrate wirkt sich positiv auf Spiele, Simulatoren und die Textverarbeitung aus. Hier besteht das selbe Problem wie bei PCs: Utilisiert meine App überhaupt mehrere Kerne oder nur einen Kern? In der aktuellen Software-Situation ist Multitasking auf 2 Kernen mit extrem hohen Taktraten theoretisch sinnvoller als Multitasking auf 8 Kernen mit extrem niedrigen Taktraten da ein großer Teil der Software noch nicht oder kaum "optimiert" ist. Durch die Gewichtung der vielen gleichzeitig ausgeführten Prozesse und Apps kann man jedoch sagen das viele Kerne sinnvoll sind bzw. sein werden.

Klarer wird dies in der Kategorie "Software" des Kompendiums. Dort wird mit Taskmanagern die Belastung durch viele Prozesse aufgezeigt und dargelegt wie man die vorhandene Situation optimiert.

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Erklärungen:
A1: Umso mehr Einheiten auf kleinem Raum (Nanometerbereich) platziert werden können, umso weniger Abwärme entsteht und umso weniger Strom wird verbraucht. Die Herstellungsverfahren verbessern sich stetig, sind momentan jedoch sehr kostenintensiv.
A2: Aufgrund der Hitzeentwicklung und des Strombedarfs wird meistens auf L3 Cache verzichtet. Die L2 Caches sind oft sehr klein, falls vorhanden. Das liegt daran das die CPUs meistens in China hergestellte Massenware sind (ARM/Allwinner). Für den Nutzer ist dies kaum oder gar nicht spürbar und zu vernachlässigen. Aktuell orientiert sich die meiste Software an dieser Gegebenheit damit keine Leistungseinbrüche entstehen. In Zukunft wird dies jedoch ein gewichtiger Punkt sein, auch wenn diesem Problem aktuell mit der nötigen Kaufkraft entgegengewirkt werden kann, dies jedoch aufgrund des Entwicklungsfortschritts aktueller Mobil-CPUs nicht sinnvoll erscheint.

Für Details zur Verwaltung der Frequenz können Sie den passenden Artikel hier finden: https://itkompendium.forumieren.com/t141-der-kernel-einleitung-und-tipps-erweitert