Mehrkernprozessor

Als Mehrkernprozessor werden CPUs mit mehr als einer vollständigen CPU-Einheit bezeichnet. Alle Strukturen außer Bus und einige Cache-Bereiche sind mehrfach vorhanden. Mehrkernprozessoren erlauben eine effiziente Leistungssteigerung durch Parallelisierung: Rechenaufwändige Aufgaben werden auf mehrere Kerne aufgeteilt und können so schnell abgearbeitet werden.

Mehrkernprozessoren profitieren primär davon, dass mehrere Kerne zur Ausführung der Rechenaufgaben vorhanden sind. So stehen ein oder mehrere weitere Kerne zur Verfügung wenn ein Kern ausgelastet ist oder an der Leistungsgrenze arbeitet. So ist ein flüssiges Arbeiten auch dann noch möglich, wenn ein Kern vollständig ausgelastet ist. Ein weiterer Vorteil der Mehrkernprozessoren ist die Parallelisierung von Aufgaben. Rechenaufwändige Software unterstützt häufig dieses Prinzip und verteilt die notwendigen Aufgaben selbstständig auf die vorhandenen Prozessorkerne. Die Rechenlast wird gleichmäßig aufgeteilt und die Software hocheffizient und schnell ausgeführt.

Multi-Threading bezeichnet die Fähigkeit eines einzelnen Prozessorkernes, mehrere Aufgaben parallel zu verarbeiten. Diese Fähigkeit ähnelt dem Mehrkernprozessor-Design, weshalb sich diese Prozessorkerne beim Betriebssystem als mehrere Kerne anmelden. So existieren beispielsweise bei Intel zahlreiche Mehrkernprozessoren mit Hyper-Threading (eine Multi-Threading-Technik von Intel), die jeweils zwei virtuelle Threads pro Kern besitzen. Ein Quad-Core mit Hyper-Threading meldet sich dementsprechend beim Betriebssystem mit acht virtuellen Kernen an.

Mehrkernprozessoren entstanden aus der technischen Limitierung von Einzelkernprozessoren: Circa 2006 war das Leistungspotenzial der Einzelkernprozessoren erschöpft. Die einzige Möglichkeit die Einzelkernprozessoren weiter in der Leistung zu steigern war eine weitere Erhöhung der Takzfrequenz. Bei Taktraten von weit über 3 Gigahertz stieg die produzierte Abwärme der Einzelkernprozessoren unverhältnismäßig stark an und machte noch höhere Taktraten ineffizent. Um dennoch eine höhere Rechenkapazität zu erreichen, begannen die Hersteller CPUs mit zwei und vier Kernen zu entwickeln, später folgten Modelle mit sechs und acht Kernen. Aktuell haben Einzelkernprozessoren faktisch keine Bedeutung mehr, nahezu jede neu verkaufte CPU besitzt zwei oder mehr Kerne.