CPU

Kerne und Taktfrequenz

Moderne CPUs haben mehrere Kerne, die gleichzeitig arbeiten. In Smartphones und neueren Laptops sind sie unterschiedlich ausgelegt: Leistungskerne für anspruchsvolle Aufgaben wie Spiele oder Videobearbeitung und Effizienzkerne für einfache Aufgaben wie Nachrichten oder Musik im Hintergrund. Das System verteilt die Arbeit automatisch. So bleibt das Gerät schnell, ohne den Akku unnötig zu belasten.

Die Taktfrequenz allein sagt wenig über die Leistung aus. Eine moderne CPU mit 3 GHz kann ein Vielfaches schneller sein als eine ältere mit derselben Frequenz, weil sie pro Takt mehr erledigt.

Warum Geräte langsamer werden

Bei Laptops ist Staub ein großes Thema. Verstopfte Lüfter und eingetrocknete Wärmeleitpaste führen dazu, dass die CPU schnell heiß wird und sich drosselt. Eine Reinigung mit neuer Wärmeleitpaste macht ältere Laptops oft wieder deutlich schneller und leiser.

Ist die CPU defekt?

Ein echter Defekt der CPU ist selten. Meist liegt die Ursache woanders: an der Stromversorgung, am Speicher oder an einer Lötverbindung. Typische Anzeichen eines Fehlers im Bereich des Prozessors sind Neustarts unter Last, ein Gerät, das gar nicht mehr startet, oder ungewöhnlich hohe Wärme schon im Leerlauf. Bei Smartphones sitzt der SoC unter einem großen Metallschild und ist über Hunderte kleine Lötkugeln mit der Platine verbunden. Nach Stürzen können diese Verbindungen reißen. Das ist mit Reballing manchmal reparierbar, aber eine aufwendige Arbeit.

Was die CPU macht

Die CPU, auf Deutsch Hauptprozessor, ist die zentrale Recheneinheit eines Computers oder Smartphones. Sie führt die Befehle von Betriebssystem und Programmen aus, rechnet, vergleicht und steuert den Datenfluss zu den anderen Bauteilen. Jede Aktion, vom Öffnen einer App bis zum Speichern einer Datei, läuft über die CPU.

Eine moderne CPU besteht aus Milliarden winziger Schalter, den Transistoren. Sie sind so klein, dass ihre Strukturen in Nanometern gemessen werden. Je kleiner die Strukturen, desto mehr Transistoren passen auf den Chip und desto weniger Energie braucht er in der Regel für dieselbe Arbeit.

In Smartphones und vielen Laptops ist die CPU kein eigener Chip mehr. Sie sitzt zusammen mit Grafikeinheit, Speichercontroller und weiteren Einheiten auf einem einzigen Chip, dem System on a Chip.

Hersteller und Architekturen

Bei Desktop-PCs und Windows-Laptops dominieren Intel und AMD. Ihre Prozessoren nutzen die x86-Architektur, die seit Jahrzehnten Standard ist. In Smartphones und Tablets setzen fast alle Hersteller auf die ARM-Architektur. Sie ist besonders sparsam und eignet sich deshalb für Geräte mit Akku.

Seit einigen Jahren kommt ARM auch in Laptops an. Apple nutzt in allen aktuellen Macs eigene ARM-Chips. Auch für Windows gibt es Laptops mit ARM-Prozessoren, etwa von Qualcomm. Sie halten oft sehr lange mit einer Akkuladung durch. Programme müssen dafür aber angepasst oder übersetzt werden.

Was die Leistung bestimmt

Die Leistung einer CPU hängt nicht nur von der Taktfrequenz ab. Wichtig ist auch, wie viel Arbeit ein Kern pro Takt erledigt. Ein moderner Kern mit niedrigerem Takt kann schneller sein als ein älterer mit höherem Takt. Dazu kommen der Zwischenspeicher, also der Cache, und die Zahl der Kerne.

Viele aktuelle Prozessoren kombinieren zwei Arten von Kernen. Leistungskerne übernehmen anspruchsvolle Aufgaben wie Videoschnitt oder Spiele. Effizienzkerne kümmern sich um einfache Hintergrundaufgaben und sparen Strom. Das System verteilt die Arbeit automatisch.

• Taktfrequenz: wie oft pro Sekunde der Kern arbeitet, angegeben in Gigahertz.
• Kerne: wie viele Aufgaben gleichzeitig bearbeitet werden können.
• Cache: schneller Zwischenspeicher direkt auf dem Chip.
• Leistungsaufnahme: wie viel Strom und damit Wärme der Chip erzeugt.

CPU und Wärme

Jede CPU wird bei der Arbeit warm. Damit sie nicht überhitzt, leitet ein Kühlsystem die Wärme ab. In Laptops besteht es meist aus einer Kupferplatte, einer Heatpipe und einem Lüfter. Zwischen Chip und Kühler sorgt Wärmeleitpaste für den Kontakt. In Smartphones wird die Wärme über Graphitfolien, Metallrahmen und Vapor Chambers verteilt.

Wird die CPU zu heiß, senkt sie ihren Takt, um sich zu schützen. Das nennt man Thermal Throttling. Du merkst es daran, dass das Gerät unter Last plötzlich langsamer wird. Bei Laptops ist die häufigste Ursache ein verstaubter Lüfter oder eingetrocknete Wärmeleitpaste. Eine Reinigung bringt oft die volle Leistung zurück.

Sockel, Tausch und Aufrüstung

In Desktop-PCs sitzt die CPU meist in einem Sockel auf dem Mainboard. Sie lässt sich dort tauschen, solange der neue Prozessor zum Sockel und zum Chipsatz passt. Oft ist dafür vorher ein BIOS-Update nötig. Bei Laptops ist die CPU dagegen fast immer fest auf die Platine gelötet. Ein Tausch ist dort nur mit Spezialwerkzeug möglich und lohnt sich meist nicht.

Bei Smartphones und Macs mit Apple-Chip ist die CPU Teil des Hauptchips. Ein Defekt am Chip selbst ist sehr selten. Viel häufiger sind Probleme an der Stromversorgung rund um den Chip oder an den Lötverbindungen darunter. Diese lassen sich oft reparieren.

CPU-Auslastung prüfen

1. Windows: Task-Manager mit Strg, Umschalt und Esc öffnen und den Reiter Leistung ansehen.
2. Mac: Die Aktivitätsanzeige im Ordner Dienstprogramme öffnen.
3. Android: In den Entwickleroptionen oder über eine Diagnose-App die Auslastung ansehen.
4. Ursache suchen: Prüfen, welche App dauerhaft viel Rechenzeit belegt, und sie beenden oder aktualisieren.

Liegt die Auslastung im Leerlauf dauerhaft hoch, ist meist eine Software die Ursache, zum Beispiel ein hängender Prozess, ein laufendes Update oder Schadsoftware.

Die CPU im Smartphone

Im Smartphone arbeitet die CPU unter strengeren Bedingungen als im PC. Es gibt keinen Lüfter, der Akku ist begrenzt und das Gehäuse darf nicht zu heiß werden. Deshalb arbeiten Smartphone-Prozessoren mit vielen Effizienzkernen und erreichen ihre volle Leistung meist nur kurzzeitig.

Die bekanntesten Prozessorfamilien sind Apples A-Serie im iPhone, Snapdragon von Qualcomm, Exynos von Samsung, Dimensity von MediaTek und Tensor von Google. Welcher Chip in deinem Gerät steckt, siehst du in den technischen Daten oder mit einer Info-App.

Wird ein Smartphone mit der Zeit langsamer, liegt das selten an der CPU selbst. Häufiger sind ein voller Speicher, viele Hintergrund-Apps oder ein schwacher Akku, der die Leistung begrenzt.

Benchmarks richtig lesen

Benchmarks sind Testprogramme, die die Leistung eines Prozessors in Punkten messen. Sie helfen beim Vergleich verschiedener Geräte. Dabei unterscheidet man Werte für einen einzelnen Kern und für alle Kerne zusammen. Für das flüssige Bedienen von Apps ist die Leistung eines einzelnen Kerns oft wichtiger, für Videoschnitt und Berechnungen die Leistung aller Kerne.

Benchmarks zeigen allerdings nur einen kurzen Moment. Wie gut ein Gerät unter Dauerlast arbeitet, hängt stark von der Kühlung ab. Ein schlecht gekühlter Laptop kann im Test glänzen und im Alltag trotzdem drosseln.

Wann ein neuer Prozessor wirklich nötig ist

Viele Geräte werden ersetzt, weil sie langsam wirken, obwohl der Prozessor noch völlig ausreicht. Oft bringen eine SSD statt Festplatte, mehr Arbeitsspeicher, ein neuer Akku oder eine Reinigung des Kühlsystems mehr als ein neues Gerät. Erst wenn ein Programm einen neueren Prozessor ausdrücklich voraussetzt oder das Betriebssystem keine Updates mehr bekommt, ist die CPU wirklich zu alt.

Ein Beispiel ist Windows 11. Es setzt bestimmte Prozessorgenerationen voraus. Ältere PCs bekommen deshalb kein Upgrade, auch wenn sie im Alltag noch gut funktionieren.

Prüfe vor einem Neukauf deshalb, wo genau der Engpass liegt. Die Auslastung im Task-Manager oder in der Aktivitätsanzeige zeigt dir, ob wirklich der Prozessor am Limit arbeitet oder ob Speicher und Laufwerk bremsen.

Bei Smartphones hilft dir ein Blick auf den Batteriezustand, bevor du ein neues Gerät kaufst.

Häufige Fragen