CPU-Wegweiser
Prozessorvergleich vom sparsamen Dual-Core bis zum schnellen Achtzehnkerner
Prozessoren sind das Herz des Computers und vereinen immer mehr Funktionen in einem Chip. Die CPU-Hersteller verwirren mit kryptischen Produktbezeichnungen aber eher, als dass diese eine Orientierungshilfe für den Kauf wären. Unsere Benchmarks zeigen, worauf Sie bei CPUs für Desktop-PCs und Notebooks außer auf Taktfrequenz und Kernanzahl noch achten müssen.
Die Ryzen-Prozessoren sorgen seit einem Jahr für den lange überfälligen frischen Wind bei Desktop-PC- und Mobil-CPUs. Schnelle Sechs- und Achtkernprozessoren von AMD und Intel passen nun auch in sparsame, preiswerte Mainboards mit den Fassungen AM4 und LGA1151v2 und kosten nur noch halb so viel wie vor einem Jahr. AMD hat gerade die zweite Generation der Zen-Architektur mit verbessertem Fertigungsverfahren vom Stapel gelassen. Den Test finden Sie im nachfolgenden Artikel auf Seite 110. Im High-End-Segment ist außerdem nicht mehr bei 10, sondern dank Ryzen Threadripper und Core X erst bei 16 beziehungsweise 18 Kernen Schluss. Aber auch Notebook-Käufer profitieren: Dank hocheffizienter Quad-Cores wie Ryzen Mobile und Core i-8000U mit lediglich 15 Watt Thermal Design Power klettert die Performance in ultraflachen Mobilrechnern um über 50 Prozent.
Die neuen CPU-Typen und die unterschiedlichen Plattformen machen die Suche nach dem Richtigen aus den hunderten erhältlichen Prozessoren aber nicht einfacher. Durch das Leistungsplus hat sich die Spanne bei der Performance erheblich vergrößert: Zwischen der langsamsten und der schnellstem CPU in unserer Übersicht auf Seite 108 liegt Faktor 44. Unser Prozessor-Wegweiser liefert Tipps, worauf Sie beim Rechnerkauf achten müssen, wie Sie Schnäppchen von lahmen Billig-Chips unterscheiden und ob ein Neukauf oder Upgrade der CPU überhaupt lohnt.
Welche Prozessor ist denn nun der Richtige? Für gängige Einsatzzwecke lässt sich diese Frage leicht beantworten: Wer mit seinem Rechner lediglich Texte schreiben, Mails verschicken, im Web surfen und Videos schauen will, für den reicht der günstigste Celeron G4900 mit zwei CPU-Kernen für 40 Euro aus. Bei der Rechenleistung pro Euro gibt es unter den aktuellen Chip-Generationen nichts Besseres. Das eingesparte Geld investiert man idealerweise in eine SSD. Die bringt für das Arbeitstempo mehr als ein Quad-Core-Prozessor, der bei solchen Anwendungen zumeist Däumchen dreht.
Für den Einsatz in einem Allround- oder Gaming-PC sollte der Prozessor mindestens vier, besser sechs CPU-Kernen haben. In der Infografik auf dieser Seite sehen Sie, dass moderne 3D-Spiele sowie anspruchsvolle Aufgaben wie Bildbearbeitung mehrere Kerne auslasten. Höher taktende Modelle kosten überdurchschnittlich viel, deshalb lohnen sich vor allem die günstigsten Hexa-Core-Modelle zwischen 160 und 200 Euro. Bei Intel sind das der Core i5-8400 beziehungsweise Core i5-8600K für die Fassung LGA1151v2 und bei AMD der Ryzen 5 1600X beziehungsweise der brandaktuelle Ryzen 5 2600 für AM4-Mainboards.
Wenn statt des Preises ausschließlich maximale Multithreading-Performance zählt, dann sollten Sie zu den derzeit schnellsten High-End-Desktop-Plattformen wie Ryzen Threadripper oder Core X greifen. Die 12- und 16-Kerner von AMD kosten dabei deutlich weniger als ihre Intel-Pendants, sind aber kaum langsamer.
Wer sich unsicher ist, wie viele Kerne eine bestimmte Anwendung nutzt, sollte die Systemanforderungen der verwendeten Programme studieren. Ein weiteres Hilfsmittel ist unter Windows der Task-Manager: Unter dem Reiter „Leistung“ sehen Sie die aktuelle CPU-Auslastung. Wenn Sie die Ansicht auf getrennt nach „logischen Prozessoren“ umschalten, erkennen Sie, wie viele davon gerade ausgelastet sind. Haben Sie beispielsweise einen Quad-Core und beträgt die CPU-Auslastung lediglich 25 Prozent, dann kann die laufende Software nur einen Kern nutzen. Ein neuer Prozessor mit acht Kernen bringt in diesem Fall keine Vorteile, es sei denn, er hat einen viel höheren Turbo-Takt.
AMD-Sortiment
Mit den Ryzen-Prozessoren und der zugehörigen Fassung AM4 hat AMD vor einem Jahr gleich zwei Plattformen aufs Altenteil geschickt: AM3+ und FM2+. Inzwischen gibt es die zweite Generation Ryzen 2000 „Pinnacle Ridge“ zu kaufen, die dank überarbeitetem Fertigungsprozess und neuem Turbo einige Schwächen der Urversion „Summit Ridge“ bei der Spiele-Performance und Single-Thread-Performance behebt (siehe S. 110). Ryzen 5 und 7 stellen per Simultaneous Multithreading (SMT) dem Betriebssystem und Anwendungen doppelt so viele logische wie physische Kerne zur Verfügung. Das bringt bei Multi-Thread-Anwendungen mehr Performance und lastet die Recheneinheiten besser aus.
Im Unterschied zu Intels Core-i-Prozessoren handelt es sich bei allen Ryzen um Systems-on-Chip (SoCs), Teile der Chipsatz-Funktionen stecken dabei in der CPU. Erhältlich sind die Ryzen mit vier bis acht Kernen, eine integrierte Grafikeinheit gibt es aber nur bei den Quad-Cores Ryzen 3 2200G und Ryzen 5 2400G. Letztere sind eng verwandt mit den Mobilvarianten Ryzen 2000U „Raven Ridge“, haben deshalb weniger PCI-Express-3.0-Lanes und können zum Beispiel Grafikkarten nur mit 8 statt 16 PCIe-3.0-Lanes anbinden. In der Praxis wirkt sich das aber nicht spürbar aus.
Mobilprozessoren haben zusätzliche Stromsparmechanismen, sind statt auf maximale Taktfrequenz und Performance auf geringen Energiebedarf optimiert und rechnen deshalb langsamer, als es ihre Modellbezeichnung suggeriert. So erreicht der Ryzen 7 2700U für Notebooks weniger als ein Drittel der Rechenleistung des Ryzen 7 2700X für stationäre Rechner, weil er nur halb so viele Kerne hat und der Nominaltakt 1,5 GHz tiefer liegt. Dafür beträgt seine Thermal Design Power (TDP) jedoch mit 15 Watt nur ein Siebtel der 105 Watt, die der Ryzen 7 2700X konsumieren darf.
Die Ryzen-Prozessoren mit AM4-Fassung für Desktop-PCs decken einen Preisbereich von 90 bis 320 Euro ab und sind fürs Übertakten freigegeben. Die Billigschiene unter 90 Euro füllt AMD mit Kombichips der Serie A-9000 „Bristol Ridge“. Sie passen ebenfalls in AM4-Mainboards, verwenden aber noch Rechenkerne mit der veralteten Excavator-Architektur, deren Single-Thread-Leistung und Effizienz auf dem Stand der Technik von vor acht Jahren zurückliegt. Finger weg! Gleiches gilt für noch im Handel befindliche Billig(Mobil-)prozessoren Stoney Ridge (A/E-9000) und deren Vorgängern Carrizo-L, Beema und Kabini.
Recht überraschend meldete sich AMD Mitte 2017 nach langer Abwesenheit zudem im kleinen, aber prestigeträchtigen High-End-Markt zurück. Ryzen Threadripper für die Fassung TR4 stammt von den Server-Prozessoren Epyc ab und übertrumpft mit bis zu 16 Kernen, 32 Threads, vier DDR4-Speicherkanälen, 60 PCIe-3.0-Lanes und 180 Watt TDP sämtliche Merkmale gängiger Desktop-Plattformen. Die Threadripper-Dickschiffe schlucken deutlich mehr Strom und booten langsamer als ihre schlanke AM4-Verwandtschaft.
Intel für zu Hause…
Intels Core-i-Prozessoren haben sich zum Dauerbrenner entwickelt. Seit Ende 2017 gibt es die achte Generation zu kaufen. Als Antwort auf AMD Ryzen bietet Intel im Brot-und-Butter-Segment endlich sechs statt vier CPU-Kerne an. Zwar kommt die gleiche Fassung LGA1151 wie bei den Vorgängern Core i-7000 „Kaby Lake“ und Core i-6000 zum Einsatz, dennoch sind neue Mainboards mit Chipsätzen der Serie 300 erforderlich, weil Intel die Spannungsversorgung geändert hat. Deshalb verwenden wir für die Fassung für Core i-8000 „Coffee Lake“ die Bezeichnung LGA1151v2.
Während die Änderungen an den Rechenwerken oder den Fähigkeiten der integrierten Grafik überschaubar sind, bekommt man bei den preiswerteren CPUs der Serien Pentium G5000 und Core i3-8000 deutlich mehr Performance fürs gleiche Geld. Bei den Dual-Core-Pentiums hat Intel Hyper-Threading freigeschaltet, sodass nun vier logische Kerne im Task Manager sichtbar sind. Die Core i3 enthalten ab der achten Generation vier statt zwei physische Kerne, verlieren dafür aber Hyper-Threading.
Auch an anderer Stelle beschneidet Intel die günstigen Prozessoren: So fehlen den Celerons und Pentiums die Befehlserweiterung Advanced Vector Extensions (AVX). Die Turbo-Funktion, von der vor allem Programme profitieren, die nur wenige Threads nutzen, bleibt bei den Desktop-CPUs weiterhin Core i5 und i7 vorbehalten. Übertakter bittet Intel kräftig zur Kasse, denn dafür benötigt man sowohl einen K-Prozessor mit frei einstellbarem Multiplikator als auch ein teures Z370-Mainboard.
Im Billigsegment von Intel besteht akute Verwechselungsgefahr. Denn es gibt Celeron und Pentium sowohl mit der leistungsfähigeren Core-i-Architektur in LGA1151v2-Fassung als auch zum Auflöten für Mini-PCs und Notebooks. Letztere verwenden sparsamere, aber vor allem bei Singlethreading-Anwendungen viel langsamere Atom-Kerne. Diese Prozessoren erkennt man an einem N oder J in der Produktbezeichnung, zum Beispiel Celeron J4105. Um den Unterschied noch deutlicher zu kennzeichnen, bezeichnet Intel die Core-i-Abkömmlinge als Pentium Gold, während die schwächeren, aufgelöteten Varianten unter der Marke Pentium Silver zusammengefasst sind. Bei den Celerons fehlt diese Differenzierung jedoch.
… und unterwegs
Bei Mobil-CPUs wird das Chaos noch größer: Außer den angesprochenen Billig-CPUs Celeron und Pentium N gibt es fünf weitere Prozessorfamilien bei Intel: In Tablets und ultraflache Notebooks passt die Y-Reihe mit 4,5 Watt TDP. Deren Bezeichnungsschema hat sich mit jeder Generation geändert. Aktueller Stand: Die leistungsfähigen Typen laufen unter Core i5 und i7, die schwächeren unter Core m3. Alle haben jedoch nur zwei Kerne und sehr niedrige Nominaltaktfrequenzen von 1,0 bis 1,3 GHz. In Abhängigkeit vom Kühlsystem des jeweiligen Geräts und der laufenden Anwendung können Sie ihren Takt per Turbo verdoppeln bis verdreifachen, üblicherweise nur kurzzeitig.
Am weitesten verbreitet sind in Notebooks und Mini-PCs die U-Prozessoren mit 15 Watt und 28 Watt TDP. Bei einer Neuanschaffung sollte man unbedingt darauf achten, einen Mobilrechner mit Core i5- oder Core i7-8000U zu kaufen. Diesen spendiert Intel erstmals vier statt zwei Kerne. Die leistungsfähigeren Varianten mit 28 Watt TDP enthalten zudem eine stärkere Iris-Plus-GPU mit 128 MByte Embedded-DRAM. Noch schneller rechnen die H-Modelle zum Beispiel in Gaming-Notebooks, deren thermisches Budget 45 Watt beträgt. Auch hier wuchs mit der achten Generation die Zahl der CPU-Kerne: Bei den Core i7-8000H und dem ersten Core i9-8950HK für Notebooks sind es nun sechs. Eine Besonderheit sind die G-Modelle: Diesen Quad-Cores steht eine leistungsfähige Radeon-Vega-GPU mit HBM2-Speicher auf dem Package zur Seite, die dedizierte Grafikchips in Mobilrechnern überflüssig machen soll.
Die High-End-Nische bei Desktop-PCs bedient Intel seit Mitte 2017 mit den Core-X-Prozessoren, die den Xeon-W-Prozessoren für Workstations beziehungsweise den Xeon SP für Server ähneln. Die Rechenwerke nutzen deshalb zwar die schon einige Jahre alte Skylake-Architektur, dafür gibt es bis zu 18 Kerne – sofern man dafür das passende Kleingeld von 1800 Euro übrig hat. Wegen der vier Speicherkanäle und bis zu 44 PCIe-3.0-Lanes vom Prozessor benötigen sie Mainboards mit der größeren Fassung LGA2066 – mit denselben Nachteilen wie bei Threadripper.
Unter Volldampf
Aktuelle Prozessoren sind das eine, doch in die meisten Rechnern, wahrscheinlich auch in Ihrem, steckt eine CPU, die schon einige Jahre auf dem Buckel hat. Mit unseren Benchmarks haben wir untersucht, wie diese im Vergleich zu moderner Hardware abschneiden. Außer der Performance bei Last auf einem Kern und allen Kernen haben wir zudem untersucht, wie effizient die Prozessoren ihre Arbeit verrichten (Performance pro Watt) und wieviel Leistung sie pro Euro bieten.
Auf Seite 108 finden Sie eine Vergleichstabelle von 58 ausgewählten Prozessoren für Desktop-PCs und Notebooks der letzten neun Jahre. Auch wenn Ihr Modell nicht dabei ist, können Sie anhand der Generation ungefähr abschätzen, wo sich ihre CPU einsortiert. Der kostenlose Benchmark Cinebench R15 liefert ein realistisches Bild für die praktisch nutzbare Rechenleistung, da er eine Raytracing-Szene mit der Engine des Rendering-Software Cinema 4D berechnet. Er skaliert nahezu linear mit der Zahl der vorhanden Kerne und profitiert auch stark von SMT beziehungsweise Multi-Threading.
In der Performance-Wertung stehen die aktuellen High-End-CPUs Core i9-7980XE und Ryzen Threadripper 1950X mit 18 beziehungsweise 16 CPU-Kernen an der Spitze. Die beiden Prozessoren liegen trotz hoher Leistungsaufnahme auch bei der Effizienz zusammen mit den Mobilchips weit vorn, weil der Energiebedarf der übrigen PC-Komponenten nicht so stark ins Gewicht fällt. Generell hat sich die Performance pro Watt in den letzten Jahren erheblich verbessert: So rechnet der aktuelle Mobil-Quad-Core Core i7-8650U ungefähr gleichschnell wie der sechs Jahre alte Desktop-PC-Achtkerner FX-8350, dafür schluckt das modernere Gesamtsystem 75 Prozent weniger Strom.
Nicht ganz so groß war der Sprung bei der Singlethread-Performance, da sich die maximale Taktfrequenz der Desktop-CPUs schon seit Jahren bei 3,5 bis 4,5 GHz eingependelt hat. Hier haben überarbeitete Rechenwerke, verbesserte Turbo-Modi und größere Caches zu einer Verdoppelung seit 2009 geführt. Das beste Preis/Leistungsverhältnis bieten wiederum vorrangig die günstigsten Desktop-PC-Typen wie Athlon, Celeron und Pentium. Preise von unter 50 Euro machen die überschaubare Performance mehr als wett.
Die Mobilprozessoren mussten wir in dieser Teilwertung leider außen vor lassen, weil sie als Auflötchips nicht einzeln verkauft werden und die tatsächlich gezahlten Preise der Notebookhersteller unter den Preisangaben der Chiphersteller liegen. Anhand von sechs unserer PC-Bauvorschläge aus den Jahren 2011 bis 2017 sowie dem Mini-PC Intel NUC7i3BNH mit Mobilprozessor haben wir zudem detailliert geschaut, wo die Stärken und Schwächen der jeweiligen Prozessoren liegen. Die theoretische Rechenleistung und die praktisch nutzbare Performance sind zwei Paar Schuhe. Der Sechskerner Core i5-8400 liegt bei der Gleitkommageschwindigkeit (GFLOPS) noch vor dem Ryzen 1700, obwohl dieser zwei Kerne mehr hat. Das liegt daran, dass Coffee Lake pro Kern dank 256-bittiger AVX-Funktionseinheit den doppelten Durchsatz von Ryzen liefert, der dafür zwei 128-Bit-Einheiten zusammenschalten muss.
In der Multithreading-Wertung des Rendering-Benchmarks Cinebench R15 spielen die noch selten von Anwendungen genutzten AVX-Befehle aber keine Rolle, sodass der Ryzen ihn dort übertrumpft. Wie wichtig immer noch die Singlethreading-Performance ist, zeigt die Teilwertung Büro-Software des Office-Benchmarks Sysmark 2014SE. Hier liegt der sieben Jahre alte Celeron G555 lediglich 16 Prozent hinter dem modernen Mobilprozessor Core i3-7100U. 3D-Spiele nutzen zumeist nur wenige Kerne und profitieren deshalb ebenfalls von hoher Singlethreading-Leistung. Der Haswell-Vierkerner Core i5-4570 kann deshalb zum Beispiel bei Deus Ex: Mankind Divided mit aktuellen CPUs mithalten und bremst moderne High-End-Grafikkarten kaum aus.
Außer den CPU-Kernen spielen bei Prozessoren auch weitere Funktionen eine Rolle, zum Beispiel die integrierte Grafikeinheit. Diese enthält spezielle Hardware-Einheiten, die die Kerne bei der Videowiedergabe entlasten – sofern die Software mitspielt. Systeme mit modernen Prozessoren wie Core i5-8400 und Core i3-7100 benötigen deshalb beim Abspielen von 4K-Videos im anspruchsvollen H.265/HEVC- oder VP9-Format nur geringfügig mehr Energie als im Leerlauf. Ältere Prozessoren, deren Videoeinheiten diesen Codec noch nicht unterstützen, müssen dafür die Shader-Einheiten oder die CPU-Kerne nutzen und schlucken deshalb deutlich mehr Strom.
Fazit
Was Prozessoren betrifft, war die Gelegenheit lange nicht so günstig wie heute, einen neuen PC zu kaufen. Fürs gleiche Geld bekommt man 50 Prozent mehr Performance als vor einen Jahr. Zudem hat man endlich wieder die Wahl zwischen zwei verschiedenen Herstellern, deren CPUs ähnlich leistungsfähig sind und die beide effizient ihre Arbeit verrichten. Ob Ryzen 2000 oder Core i-8000 nun besser ist, hängt auch von den persönlichen Vorlieben ab. Insbesondere bei Mobilprozessoren, aber auch bei CPUs für stationäre Rechner gilt: Kaufen Sie wenn immer möglich die aktuelle Generation. Die moderneren Chips haben mehr Kerne sowie neue Funktionen, sind sparsamer und erhalten länger Treiber als solche, die schon einige Jahre auf dem Buckel haben. (chh@ct.de)