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    Ratgeber

    Prozessoren » Zentrale Recheneinheit eines jeden Computers

    Der Prozessor ist das Herzstück eines jeden PCs. Er führt Rechenoperationen durch, steuert elektronische Komponenten und bestimmt maßgeblich die Arbeitsgeschwindigkeit eines Computers. Was Parameter wie die Taktrate und Anzahl der Rechenkerne über die Performance eines Prozessors aussagen und worauf es beim Kauf zu achten gilt, erfahren Sie in unserem Ratgeber.



    Der Prozessor als zentrale Recheneinheit

    Der Prozessor, auch CPU (Central Processing Unit) genannt, ist die zentrale Recheneinheit eines Computers. Er verarbeitet ihm zugewiesene Aufgaben, führt Berechnungen durch und leitet Anweisungen an andere PC-Komponenten weiter. Die CPU dient als Hauptprozessor in einem Computersystem und unterscheidet sich darin von der GPU (Graphics Processing Unit), die als Grafikprozessor fungiert und primär für die Bildberechnung und Bildausgabe verantwortlich ist. Eine CPU ist für die Ausführung von Programmbefehlen zuständig und übernimmt Aufgaben der seriellen Datenverarbeitung

    Doch wie ist ein Prozessor nun eigentlich aufgebaut? Wie eine GPU basiert eine CPU auf Halbleitertechnik. Sie besteht aus Millionen oder sogar Milliarden Transistoren. Ein Transistor ist ein elektronisches Bauelement, das den sogenannten Binärcode kennt, also die Zustände 0 („nein“) und 1 („ja“). Jeder Befehl an den Prozessor wird als Binärcode gesendet, das heißt, als eine bestimmte Abfolge von 0 und 1. Diese wird vom Prozessor hintereinander weg abgearbeitet. Zwar sind die Architekturen von CPUs bisweilen hochkomplex, der grundlegende Aufbau ist aber immer gleich. '

    Im Wesentlichen besteht eine CPU aus vier Bausteinen: einer Recheneinheit, einer Steuereinheit, einem internen Speicher und einem System aus Bus- bzw. Datenleitungen. Die Recheneinheit, auch als ALU (Arithmetic Logic Unit) bezeichnet, übernimmt die logischen und arithmetischen Rechenoperationen. Für die Zusammenarbeit aller Komponenten sorgt die Steuereinheit (CU = Control Unit). Sie enthält ein Register mit sämtlichen Befehlen, die der Prozessor ausführen kann, verarbeitet Ein- und Ausgaben und liest den Arbeitsspeicher aus. Über das Bussystem werden die Daten zu den einzelnen Komponenten des Computers geleitet.



    CPUs von AMD und Intel

    Prozessoren für Desktop-PCs stammen fast ausschließlich von Intel oder von AMD. Beide Hersteller sind Marktführer für CPUs im Heim- und Business-Segment und bieten ein umfangreiches Portfolio, das sowohl günstige, für den Einstieg geeignete Ausführungen als auch High-End-Prozessoren für Anspruchsvolle bereithält. Leistungstechnisch waren Intel-Core-Prozessoren den CPUs von AMD lange Zeit überlegen. Mittlerweile hat AMD mit seinen Ryzen-Prozessoren jedoch stark aufgeholt und liegt mit Intel in vielerlei Hinsicht gleichauf.

    Intel-Core- und AMD-Ryzen-Prozessoren für Desktop-PCs sind in vielen Fällen bereits mit einer integrierten GPU ausgestattet. Das heißt, auf dem Chip der CPU ist eine Grafikeinheit verbaut. Integrierte Grafikprozessoren (IGP) nutzen denselben Arbeitsspeicher wie die CPU. Ihre Leistung ist für einfache Office-Tätigkeiten und fürs Surfen im Web im Regelfall vollkommen ausreichend. Der Vorteil von Prozessoren mit integrierter Grafik ist, dass kein Platz für eine separate GPU auf dem Mainboard aufgebracht werden muss.

    Abgesehen davon profitiert man von einem Preisvorteil, da die Anschaffung einer einzelnen CPU und GPU mit höheren Kosten verbunden wäre. Zwar sind die integrierten GPUs von Intel und AMD in den letzten Jahren stetig optimiert worden, für grafisch anspruchsvolle Anwendungen erbringen sie gegenwärtig aber noch nicht genug Leistung. Geht es um professionelle Bildbearbeitung oder Gaming, kommt man an einer separaten GPU nicht vorbei.



    Rechenkerne, Taktfrequenz, IPC – Parameter für die Prozessorleistung

    Moderne CPUs bestehen aus mehreren Rechenkernen, sogenannten Cores. Der Vorteil an Mehrkernprozessoren besteht darin, dass sich die Grundlast des Systems auf alle Kerne verteilt. Dadurch kann ein PC mehrere Aufgaben gleichzeitig erledigen und es kommt seltener zu Überlastungen.  Single-Core- und Dual-Core-Prozessoren, also CPUs mit einem oder zwei Kernen, werden heutzutage nicht mehr so häufig angeboten. Standard sind mittlerweile Quad-Core-CPUs mit vier Kernen. Daneben gibt es Octa-Core-Prozessoren mit acht Kernen, die sich insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen wie fürs Gaming oder Multimedia-Bearbeitungen eignen. Es sind sogar CPUs mit bis zu 64 Kernen erhältlich. Grundsätzlich lässt sich sagen: Je mehr Rechenkerne ein Prozessor hat, desto schneller arbeitet er. Allerdings hängt die Prozessorleistung nicht nur von der Anzahl der verbauten Cores ab. 

    Ein weiterer Indikator für die Arbeitsgeschwindigkeit einer CPU ist die Taktfrequenz. Diese wird in Gigahertz (GHz) angegeben und informiert über die Anzahl der Takte, die ein Rechenkern pro Sekunde durchführen kann. Top-Modelle haben die 4-GHz-Schwelle längst überschritten und viele Chips knacken bereits die 5-GHz-Marke. Ebenfalls relevant für die Performance ist der IPC-Wert (IPC = Instructions Per Cycle). Er gibt an, wie viele Befehle der Prozessor in einem Taktzyklus verarbeiten kann. Eine hohe IPC-Leistung deutet auf eine sehr effizient arbeitende CPU hin. Es kann durchaus sein, dass ein Prozessor mit einem hohen IPC-Wert und geringerer Taktrate eine bessere Arbeitsleistung erzielt als ein Modell mit höherer Taktrate und geringerem IPC-Wert. In der jüngeren Vergangenheit war es häufig so, dass die Leistung pro Taktzyklus bei Intel-Core-Prozessoren höher war als bei AMD-Prozessoren. Mit Einführung der AMD-Ryzen-Prozessor-Generation hat sich das aber geändert.



    Auf den Sockel kommt es an: Kompatibilität mit dem Mainboard

    Eine CPU wird auf dem Sockel des Mainboards installiert. Notwendige Voraussetzung dafür ist, dass der Sockel der CPU zum Sockel des Mainboards passt. Intel-Core-Desktop-Prozessoren der 6. und 7. Generation sind im Regelfall für die Montage auf dem Intel-Sockel 1151 vorgesehen. Die Zahl gibt Aufschluss über die Anzahl der Kontakte (Pins). Eine Weiterentwicklung des Sockels 1151 ist der Intel-Sockel 1151v2. Dieser ist Intel-Prozessoren der Reihen 8 und 9 vorbehalten. 

    Der Intel-Sockel 1200 wurde 2020 zusammen mit den Intel-Core-Prozessoren der 10. Generation auf den Markt gebracht. Er hat 49 Pins mehr im Gepäck als Sockel 1151 und löst diesen allmählich ab. Im Oktober 2021 wurde der Intel-Sockel 1700 für Intel-Core-Prozessoren der 12. Generation eingeführt, der 500 Pins mehr als sein Vorgänger aufweist. Der Intel-Sockel 2066 ist dem High-End-Segment vorbehalten und für Intel-Prozessoren mit bis zu 18 Rechenkernen ausgelegt. Er kommt in Gaming-PCs und leistungsstarken Workstations zum Einsatz. AMD-Ryzen-Prozessoren werden im Regelfall auf dem AM4-Sockel installiert, unabhängig davon, ob sie der 1. oder 2. Generation angehören.



    Darauf sollten Sie bei der Auswahl einer CPU achten

    Einsatzzweck

    Bei der Auswahl einer CPU sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen. Primär entscheidend ist, für welche Zwecke das PC-System genutzt wird. Verwendet man einen Computer für Office-Anwendungen, fürs Browsen und vergleichbare Tätigkeiten, die nicht viel Leistung beanspruchen, muss es keine CPU mit acht Kernen und einer Taktrate von 5 GHz sein. Hier genügt ein Dual-Core- oder Quad-Core-Prozessor mit einer Taktrate von 2 bis 3 GHz. Anders sieht es aus, wenn man den PC fürs Gaming, für eine leistungsstarke Workstation und generell für anspruchsvolle Aufgaben verwendet. Für Arbeiten im Kreativbereich wie der professionellen Bild- und Videobearbeitung oder im 3D-Rendering ist der Einsatz von Multicore-CPUs empfehlenswert. 

    Gleiches gilt bei der Verwendung von CAD-Programmen oder von virtuellen Maschinen. Beachten Sie aber, dass die von Ihnen genutzte Software die vielen Kerne der CPU unterstützen muss, sonst merken Sie von dem Plus an Leistung nichts. Bei Gaming-PCs kann die Leistung eigentlich nicht hoch genug ausfallen. Eine Quad-Core-CPU ist in dem Fall Mindestanforderung. Ähnliche Kriterien gelten bei Server-CPUs, denn Serversystem ist nicht gleich Serversystem. Möchte man lediglich einen Web Server oder File Server aufbauen, genügen kostengünstige Prozessoren, die nicht zwingend von AMD oder Intel stammen müssen. Bei Game Servern oder Media Servern rückt die Leistung dagegen in den Vordergrund. Die Produktfamilien Intel Xeon, AMD EPYC und AMD Opteron sind speziell auf die Anforderungen von Serverumgebungen abgestimmt. Es ist übrigens nicht zwingend notwendig, zu Neuware zu greifen. Generalüberholte und getestete refurbished Server-CPUs sind bei voller Funktionstüchtigkeit zu erschwinglicheren Preisen erhältlich.


    Sockel

    Eine wichtige Rolle beim Kauf spielt der Sockel, insbesondere dann, wenn ein vorhandener Rechner mit einer neuen CPU aufgerüstet werden soll. Die Sockel von Intel- und AMD-Prozessoren unterscheiden sich und sind nicht miteinander kompatibel. Server-CPUs verlangen bei beiden Herstellern nach speziellen Sockeln wie SP3 (AMD) oder 3647-1 (Intel).


    AMD- oder Intel-Prozessor

    Ob es am Ende ein AMD- oder ein Intel-Prozessor sein soll, ist größtenteils eine Frage des persönlichen Geschmacks. Beide haben sich in Sachen Leistung stark einander angenähert, wobei AMD in manchen Punkten das bessere Preis-Leistungs-Verhältnis bietet. Sowohl bei Intel als auch bei AMD haben Sie die Wahl zwischen leistungsstarken Prozessoren.


    Boxed- und Tray-Prozessoren

    Als Boxed-CPU bezeichnet man die offizielle Verkaufsversion für den Handel. Sie ist teurer und kommt in einer Umverpackung, in der sich neben dem Prozessor ein Handbuch und häufig ein passender CPU-Kühler befinden. Bei Tray-CPUs handelt es sich um OEM-Prozessoren ohne CPU-Kühler, die an große Hersteller von Computersystemen ausgeliefert werden und die über Umwege in den Handel kommen. Der Verkauf solcher CPUs ist legal. Es gibt allerdings noch einen wichtigen Unterschied zwischen Boxed und Tray. Während die Boxed-Version mit einer Herstellergarantie von Intel oder AMD kommt, gibt es bei einer Tray-CPU lediglich die gesetzlich geregelte Gewährleistung über den Händler. Speziell bei teuren Prozessoren kann es daher sinnvoll sein, der Boxed-Version den Vorzug zu geben.



    Unser Praxistipp: Boost nutzen und auf Kühlung achten

    Moderne AMD-Ryzen- und Intel-Core-CPUs bieten einen sogenannten Turbo Core bzw. Turbo Boost Modus. Damit kann sich der Prozessor selbstständig innerhalb bestimmter Parameter übertakten, also mit einer Taktfrequenz oberhalb der Herstellerspezifikation betrieben werden. In der Fachsprache spricht man von Overclocking. Das funktioniert allerdings nur, wenn die Temperatur nicht zu hoch ist. Gerade beim Übertakten ist daher auf eine ausreichende Kühlung zu achten. Am häufigsten kommen Luftkühler oder Wasserkühlsysteme zum Einsatz. Eine Wasserkühlung ist die richtige Wahl für PC-Systeme, die fürs Gaming oder aufwendige Programme der Bild- und Videobearbeitung zum Einsatz kommen. Sie erzeugt keine Geräusche und ermöglicht hohe Übertaktungen. Ein herkömmlicher Lüfter ist dagegen einfacher einzubauen und für die meisten CPUs, die für Standardanwendungen genutzt werden, ausreichend.



    FAQ – häufig gestellte Fragen zu Prozessoren

    Wofür steht die Abkürzung TDP?

    Die Abkürzung TDP steht für Thermal Design Power und gibt die maximale thermische Verlustleistung eines Prozessors an. Die TDP bietet einen guten Anhaltspunkt, welche Leistung ein CPU-Kühler erbringen muss, um den Prozessor ausreichend zu kühlen.
     

    Was ist ein LGA-Sockel?

    LGA steht für Land Grid Array. Das bedeutet, dass sich die Kontaktpins im Gegensatz zu PGA (Pin Grid Array) am Sockel des Mainboards und nicht am Prozessor befinden.
     

    Was ist der Unterschied zwischen einer internen und einer externen Taktrate?

    Die Taktrate bezeichnet die Anzahl der Takte oder Zyklen, die sekündlich von einem Prozessor durchgeführt werden können. Zur Veranschaulichung: Ein Prozessor mit einer Taktrate von 2,2 GHz kann 2,2 Milliarden Takte pro Sekunde ausführen. Unterschieden werden eine interne und eine externe Taktrate. Die interne Taktrate wird in GHz angegeben und entspricht der Geschwindigkeit, mit der der Prozessor Befehle abarbeitet. Die meisten modernen Prozessoren bieten eine interne Taktrate von 3 bis 4 GHz. Die externe Taktrate (auch Systemtakt oder Front Side Bus genannt) gibt an, wie schnell ein Prozessor auf Arbeitsspeicher und Cache zugreifen kann. 
     

    Wie finde ich heraus, wie viel GHz meine CPU bietet?

    Haben Sie Windows als Betriebssystem, öffnen Sie den Taskmanager. Dazu drücken Sie die Tasten STRG + Shift + ESC gleichzeitig oder klicken via Rechtsklick auf das Windows-Symbol in der Taskleiste und wählen „Taskmanager“. Unter der Registerkarte „Leistung“ können Sie alle relevanten Daten Ihrer CPU einsehen, darunter die Geschwindigkeit in GHz, die Auslastung und beispielsweise auch die Anzahl der CPU-Kerne.

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