Einschränkungen der CPU-Geschwindigkeit – So ermitteln Sie die Ursache

Leserfrage:
„Hallo Wally, welche Rolle spielt der CPU-Chip bei der Bestimmung der Gesamtleistung des Computers?“
– Justin S., USA

Wallys Antwort:
Es gibt eine Reihe von Methoden, um die Geschwindigkeitsbeschränkungen Ihrer CPU zu ermitteln. Am einfachsten ist es, sich die maximale Geschwindigkeitsbewertung anzusehen, die auf dem Chip selbst zu finden ist. Ein Beispiel wäre ein Chip, der 3 GHz anzeigt. Dies bedeutet, dass die CPU fehlerfrei arbeitet, solange sie innerhalb oder unterhalb ihres normalerweise angegebenen Temperaturbereichs arbeitet.
In folgenden Fällen wird die CPU-Leistung beeinträchtigt:

Auswirkungen der Übertragungsleitung auf die CPU
Überhitzung

Übertragungsverzögerung – Dies hängt mit den Kabeln zusammen, die verschiedene Komponenten der CPU verbinden. Bei diesen Drähten handelt es sich im wahrsten Sinne des Wortes um winzige Kupferstreifen, die in das Silizium geätzt werden, aus dem der Chip besteht. Für den Laien kann man sich einen Chip als eine Ansammlung von Drähten und Transistoren vorstellen, wobei die Transistoren nichts anderes als ein Ein-/Aus-Schalter sind, ähnlich wie eine Halbleiterdiode. Transistoren sind zu einer Kaskade verbunden und jeweils mit einem Drain-Draht verbunden, der die Transistoren miteinander verbindet. Wenn ein bestimmter Transistor eingeschaltet ist, wird der Draht mit Elektronen gefüllt, und wenn er ausgeschaltet wird, werden Elektronen aus dem Draht abgeleitet. Die Länge des Drahtes spielt eine Rolle, da ein längerer Draht mehr Zeit benötigen würde, um diese Elektronen abzuleiten. Je kürzer desto besser.
Im Laufe der Jahre wurde die Länge der Kabel auf kleinste Größen reduziert, und das Laden/Entladen dauert nur sehr kurze Zeit. Selbst bei so viel Innovation führt die Entleerung des Drahtes zu einer Geschwindigkeitsbegrenzung auf dem Chip.
Ein Transistor muss seinen Zustand vom Ein- in den Aus-Zustand und umgekehrt umschalten. Der Vorgang nimmt nur geringfügig Zeit in Anspruch. Die Flit-Verzögerung wird für die gesamte Kaskade aufsummiert. Auf einem CPU-Chip wie dem G5 sind diese Transistoren in ziemlich langen Ketten verbunden, und die längste Kette begrenzt die Geschwindigkeit des gesamten CPU-Chips.

Wärme – Einschränkungen der CPU-Geschwindigkeit hängen auch mit der Wärme zusammen, die entsteht, wenn ein Transistor beim Zustandswechsel etwas Strom verliert. Den Herstellern ist es gelungen, die Größe des Transistors innerhalb einer festgelegten Zeitspanne zu halbieren. Ein solches Phänomen verringert den verschwendeten Strom, so dass die erzeugte Wärme auf einem sicheren Niveau bleibt, der Wirkungsgrad jedoch nicht 100 % beträgt.

So überwinden Sie CPU-Geschwindigkeitsbeschränkungen

Durch Übertakten kann ein Chip mit der maximal empfohlenen Geschwindigkeit laufen, sicherlich schneller als Sie es gewohnt sind. Um den Chip zu übertakten, muss man ihn zunächst künstlich kühlen, eine solche Methode funktioniert bei einigen Celeron-Modellen recht gut. Es gibt Maschinen, bei denen das Übertakten keinen Nutzen bringt, da es zu Übertragungsverzögerungen kommt und man nicht viel tun kann, um diese lästigen CPU-Geschwindigkeitsverzögerungen zu verhindern.