Technik: Schneller schalten

Personal Computer Special

Viel Kontakt: Die Unterseite eines leistungs­fähigen Prozessors.

Die Schalt­zentrale im Computer ist der Prozessor – und das im wahrsten Sinne des Wortes. Er besteht aus Millionen von mikroskopisch kleinen, elektrisch gesteuerten Schaltern.

Anordnung mit System

Die Mikro-Schalter sind so raffiniert ange­ordnet, dass sie komplexe Rechen­operationen abarbeiten können. Dabei gehen die Schalter in unvor­stell­barem Tempo zu Werke. Derzeit verarbeiten die schnellsten Prozessoren fast vier Milliarden Impulse pro Sekunde. Das entspricht einer Takt­frequenz von vier Gigahertz. Zum Vergleich: Der Ur-PC IBM 5150 rechnete mit bescheidenen 4 770 000 Impulsen pro Sekunde. Das sind 0,00477 Gigahertz. Die Takt­frequenz ist für die Leistung eines Computers eine wichtige Größe – aber längst nicht die einzige.

Prozessoren mit Eigen­art

Die Leistung verschiedener Prozessor­typen kann sich bei gleicher Takt­frequenz erheblich unterscheiden. Wichtig ist vor allem auch der so genannte Second-Level-Cache, in dem Zwischener­gebnisse gespeichert und für die Weitergabe an den Haupt­speicher und den Grafik­prozessor bereit gehalten werden. Bei den derzeitigen Spitzen­prozessoren werden mehrere Prozessorkerne und Second-Level-Cache-Schaltungen in einem Prozessorgehäuse zusammengefasst. Bei der typischen Nutzung eines Computers mit mehreren Programmen gleich­zeitig bringt das oft eine erhebliche Beschleunigung. Generelle Aussagen über die Leistungs­fähig­keit dieses oder jenes Prozessors sind kaum möglich. Die Ergeb­nisse können je nach Art der Aufgaben, die der Prozessor zu lösen hat, höchst unterschiedlich ausfallen.

Leistung durch Kontakt­freude

Die Prozessor­leistung ist wichtig. Doch rasantes Tempo beim Rechnen nützt über­haupt nichts, wenn die Ergeb­nisse nicht schnell genug in den Arbeits­speicher über­nommen werden. Von dort werden die Daten je nach Bedarf weiterverteilt an Bild­schirm, Fest­platte, DVD-Brenner, Netz­werke-Chip und alle übrigen PC-Komponenten. Die Verbindung des Prozessors mit den übrigen Komponenten stellt die Haupt­platine zur Verfügung. Sie und der Prozessor müssen exakt aufeinander abge­stimmt sein. Sonst geht gar nichts.

Speicher kann bremsen

Im Arbeits­speicher, auch Ram (für Random Access Memory) genannt, hält der Computer alle Daten bereit, die gerade bearbeitet oder genutzt werden. Die Speicherchips sind auf kleine Platinen gelötet, die in spezielle Schlitze auf der Haupt­platine gesteckt werden. Gängig sind so genannte DDR-(Double Data Rate-)RAM-Module. Auch sie sind in unterschiedlichen Varianten und Entwick­lungs­stufen zu haben. Der Arbeits­speicher muss nicht nur in den dafür vorgesehenen Steck­platz in der Haupt­platine passen, sondern auch den Anforderungen des Systems genügen. Besonders ärgerlich: Zuweilen bieten nicht einmal die passenden tech­nischen Daten die Gewähr dafür, dass der Arbeits­speicher korrekt funk­tioniert. Von Fall zu Fall arbeiten einzelne Haupt­platinen nicht mit Speichermodulen einzelner Hersteller zusammen, während andere Module mit den gleichen tech­nischen Daten einwand­frei funk­tionieren.

Warte­zeiten durch Megabyte-Mangel

Der Zugriff auf Daten im Arbeits­speicher ist im Vergleich zu anderen Speichermedien sehr schnell. Wenn der Speicher­platz im Arbeits­speicher nicht ausreicht, werden Daten auf die Fest­platte ausgelagert. Diese braucht zum Lesen und Schreiben von Daten sehr viel mehr Zeit. Wenn also zu wenig Arbeits­speicher zur Verfügung steht, sinkt die Arbeits­geschwindig­keit. Wer bei der Arbeit mit großen Dateien häufig Kunst­pausen einlegen muss, sollte darüber nach­denken, den Arbeits­speicher zu vergrößern.

Leistungs­messung per Benchmark

Gemessen wird die Leistung von Computer­systemen mit speziellen Programmen. Sie heißen Benchmarks. Sie lassen den Computer bestimmte Aufgaben abarbeiten und messen, wie lange er dafür braucht. Die Vielfalt ist gewaltig, die Aussagekraft einzelner Ergeb­nisse hängt von der Qualität des Programms ab. Wirk­lich verläss­lich sind auch Benchmark-Ergeb­nisse nicht. Computer- und Komponenten­hersteller optimieren ihre Produkte zuweilen speziell für ein oder sogar mehrere Benchmark­programme. Regel­mäßige Folge: Es schneidet beim Test besser ab als es nach der Rechen­leistung insgesamt eigentlich angemessen wäre.

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