CPU

Die CPU ist der Hauptprozessor eines Computers. Sie steckt als kleiner Chip auf der Hauptplatine und führt aus, was ein Programm ihr vorgibt. Ihre Arbeit besteht aus sehr einfachen Schritten: Zahlen addieren, Werte vergleichen, Daten aus dem Speicher holen. Weil sie das milliardenfach pro Sekunde tut, entsteht daraus alles vom Textprogramm bis zum Videospiel. Die Abkürzung steht für „Central Processing Unit“, also zentrale Recheneinheit. Man kann sie sich als den Arbeitsplatz vorstellen, an dem alle Aufgaben eines Geräts zusammenlaufen.

Der Allrounder in jedem Gerät

Ohne CPU läuft kein Computer. Sie startet das Betriebssystem, verwaltet den Speicher und reicht Aufgaben an andere Bauteile weiter. Auch dein Handy, dein Router und die Waschmaschine haben eine, nur kleiner und sparsamer. Die CPU ist der Universalist unter den Chips: Sie kann jede Art von Programm ausführen, statt nur eine Sorte Rechnung.

Genau diese Vielseitigkeit ist ihre Stärke und zugleich ihre Grenze. Andere Chips sind auf eine einzige Aufgabe spezialisiert und dabei viel schneller. Der bekannteste Fall ist die Grafikkarte, kurz GPU. Sie kann tausende gleichartige Rechnungen gleichzeitig erledigen, während eine CPU nur wenige Aufgaben parallel bearbeitet.

Für künstliche Intelligenz ist dieser Unterschied entscheidend. Das Training großer KI-Modelle besteht aus riesigen Mengen sehr ähnlicher Multiplikationen. Auf CPUs würde das Jahre dauern, auf GPUs sind es Wochen. Deshalb steigt seit Jahren vor allem der Aktienkurs von Grafikchip-Herstellern, nicht der von klassischen CPU-Firmen. Ein verbreiteter Irrtum ist trotzdem, die CPU sei überflüssig geworden. Sie steuert weiterhin den gesamten Ablauf und versorgt die Spezialchips mit Daten.

Takt, Kerne und der Weg eines Befehls

Eine CPU arbeitet in einem festen Rhythmus, dem Takt. Bei 3 Gigahertz schlägt dieser Rhythmus drei Milliarden Mal pro Sekunde. In jedem Schritt holt der Prozessor einen Befehl, versteht ihn und führt ihn aus. Ein Befehl ist dabei winzig klein, etwa: addiere diese beiden Zahlen. Erst das Zusammenspiel von Milliarden solcher Schritte ergibt ein sichtbares Ergebnis auf dem Bildschirm.

Moderne CPUs bestehen aus mehreren Kernen. Jeder Kern ist im Grunde ein eigener Prozessor auf demselben Chip. Ein Achtkerner kann also acht Aufgaben wirklich gleichzeitig bearbeiten. Damit die Kerne nicht auf Daten warten müssen, sitzt direkt neben ihnen ein sehr schneller Zwischenspeicher, der Cache. Er hält die Zahlen bereit, die gerade oft gebraucht werden.

Höhere Taktraten bedeuten mehr Hitze und mehr Stromverbrauch. Deshalb wachsen die Taktfrequenzen seit etwa 2005 kaum noch. Stattdessen bauen die Hersteller mehr Kerne ein und machen die Bauteile immer kleiner. Aktuelle Chips arbeiten mit Strukturen von wenigen Nanometern, das ist ein Millionstel Millimeter.

Von Intel und AMD bis zum Apple-Chip

In Produktbeschreibungen von Laptops steht die CPU meist ganz oben. Namen wie Intel Core, AMD Ryzen oder Apple M4 bezeichnen Prozessorfamilien. Die Zahlen dahinter geben grob die Leistungsklasse an. Für den Alltag zählt vor allem, wie viele Kerne der Chip hat und wie sparsam er ist.

In Wirtschaftsnachrichten taucht die CPU regelmäßig auf. Ein Thema ist der Wechsel vieler Hersteller zu Chips mit ARM-Architektur, die weniger Strom brauchen. Apple hat diesen Schritt in seinen Macs vollzogen, andere folgen bei Servern. Ein zweites Thema ist die Abhängigkeit von wenigen Fabriken, vor allem in Taiwan. Wer dort produziert und wer nicht, hat inzwischen politische Bedeutung.

Auch in Rechenzentren für KI bleibt die CPU präsent. Sie bereitet Daten auf, verteilt Aufgaben und hält die Grafikchips beschäftigt. Wenn du eine Frage an einen Chatbot stellst, ist eine CPU an der Weiterleitung beteiligt. Die eigentliche Rechenarbeit des Modells übernehmen dann aber die spezialisierten Chips daneben.