CPU-kernen versus threads: alles wat u moet weten

Een computer bestaat uit verschillende componenten. Het meest kritische interne onderdeel is ongetwijfeld de CPU. De CPU, een afkorting voor Central Processing Unit, is het brein van de computer. Het is gemaakt van miljarden kleine transistors die fungeren als elektronische schakelaars en verantwoordelijk zijn voor het regelen van de elektriciteitsstroom door complexe circuits.

Naast het uitvoeren van taakprogramma's coördineren CPU's andere componenten in een computer, waaronder RAM (random access memory), HDD (harde schijf) en SSD (solid-state drive).

Er zijn talloze factoren die de prestaties en efficiëntie van een processor bepalen, maar een van de meest besproken onderwerpen is dat wel kernen versus draden. Over het algemeen geloven mensen dat het hebben van meer kernen gelijk staat aan meer prestaties. Het is echter niet altijd zo eenvoudig.

Weten wat cores versus threads doen, is belangrijk om de juiste beslissingen te nemen bij het kopen of configureren van een computer. Idealiter wilt u het vermogen zo veel mogelijk optimaliseren zonder te veel uit te geven. Afhankelijk van de taken die u wilt uitvoeren, kan het juiste aantal cores en threads aanzienlijk variëren.

Bovendien, als u kiest voor een draagbaar apparaat (zoals een laptop), is energie-efficiëntie iets dat u niet kunt verwaarlozen. Het laatste dat u wilt als u uw computer onderweg meeneemt, is dat de batterij leeg raakt terwijl u bezig bent met het voltooien van een taak. Het kiezen van een CPU met voldoende stroomverbruik kan het risico op dergelijke hoofdpijn minimaliseren.

In dit bericht leg ik alles uit wat je moet weten over de kernen en threads van computerprocessors, hun verschillen en andere factoren die de prestatieniveaus van een processor beïnvloeden.

Wat is een CPU-kern?

In wezen is een kern een fysieke verwerkingseenheid in een CPU, die verantwoordelijk is voor het onafhankelijk uitvoeren van taken. Je kunt je CPU zien als een fabriek, waarbij elke kern een ‘werknemer’ is die taken aankan. Over het algemeen kunt u meer taken uitvoeren met meer werknemers in een kortere tijdspanne.

Traditioneel werd een CPU-kern ontworpen om taken één voor één uit te voeren. Dit betekende een gebrek aan multitasking-mogelijkheden in de eerste iteraties van computers. De manier waarop CPU-kernen dit doen, is echter aanzienlijk veranderd dankzij de ontwikkeling van multithreading-technologieën, waar ik later in dit artikel op inga.

Single versus Multi Core-processors

De eerdere versies van computers hadden single-core CPU's die één taak tegelijk konden uitvoeren. Om meerdere programma's tegelijk uit te voeren, probeerden computeringenieurs het moederbord uit te breiden en meerdere CPU-eenheden aan elkaar toe te voegen. Een paar CPU's die onafhankelijk van elkaar draaiden, zorgden echter voor veel latentie en bleken onpraktisch.

Om dit probleem op te lossen, hebben ingenieurs multi-coreprocessors ontworpen. Omdat elke kern onafhankelijk werkt, kan elke kern zijn eigen reeks instructies verwerken zonder een andere kern te beïnvloeden. Dit betekent dat hoe meer kernen een computerprocessor heeft, hoe meer taken hij tegelijkertijd kan uitvoeren.

Een single-core CPU verbruikt aanzienlijk minder stroom en kan voldoende zijn voor alledaagse taken zoals surfen op het web. Maar omdat ze beperkte prestatiemogelijkheden hebben, worden ze steeds minder gunstig. Hoewel je ze misschien nog steeds in sommige oudere systemen aantreft, zijn single-core CPU's grotendeels achterhaald op de huidige markt.

Doorgaans worden alledaagse computers geleverd met twee, vier, acht of zestien CPU-kernen. Het hoogste aantal cores in consumentgerichte CPU's op de markt is 64. Processors gericht op datacenters en bedrijfsservers kunnen nog meer cores bevatten. De AMD EPYC 9654-processor is bijvoorbeeld bewapend met maar liefst 96 cores.

Wat is een verwerkingsthread?

Bij computerverwerking verwijst een thread (of een uitvoeringsthread) naar een individuele taak of werklijn die de CPU verwerkt. Elke thread wordt beschouwd als de kleinste reeks geprogrammeerde instructies die uw besturingssysteem onafhankelijk kan beheren. Het kan van alles zijn, van het opstarten van een programma tot het opslaan van een bestand.

Uw CPU-kernen zijn verantwoordelijk voor het verwerken van deze threads. In elke CPU kan elke kern ten minste één thread tegelijk uitvoeren. Zoals gezegd resulteert het hebben van meer cores in betere multitasking-mogelijkheden, maar het kunnen omgaan met meer threads kan ook tot hetzelfde leiden.

Als u de verschillen in threads versus cores-mogelijkheden kent, samen met het begrijpen van hun rol in uw CPU, kunt u de beste keuze maken voor uw behoeften.

Wat is multithreading?

Zoals u kunt raden, kan het zeer tijdrovend zijn om slechts één thread naar de processorchip te sturen, te wachten tot de taak is voltooid en vervolgens de volgende te verzenden. Daarom ontwikkelden computeringenieurs verschillende methoden en strategieën om meer threads in minder tijd te verwerken.

De meest eenvoudige oplossing is om een ​​thread op te splitsen in afzonderlijke, kleinere threads en deze parallel door een CPU te laten draaien. Dit wordt “Multithreading” genoemd (niet te verwarren met gelijktijdige of tijdelijke multithreading). Een programma kan licht of zwaar zijn voorzien van threads, afhankelijk van hoe het is ontwikkeld.

Concepten voor het integreren van verschillende multithreading-strategieën dateren uit de jaren vijftig. Maar pas eind jaren negentig gebruikte Intel een technologie genaamd Simultaneous Multithreading (SMT) om een ​​op hardware gebaseerde multithreading-techniek voor desktopcomputers te ontwikkelen. Intel noemde de functionaliteit Hyper-Threading-technologie en introduceerde het in 2002 in de Intel Pentium 4 desktopprocessorchip.

Met Intel's Hyper-Threading kunnen maximaal twee threads dezelfde bronnen van een CPU-kern delen om gewenste taken uit te voeren. Met andere woorden, u heeft vrijwel toegang tot het dubbele aantal “werkers” dat uw opdrachten kan voltooien. Elke groep van twee werknemers deelt echter dezelfde hulpbronnen.

Hyperthreading: voor- en nadelen

Het belangrijkste voordeel van Hyper-Threading is dat het de systeemprestaties aanzienlijk verhoogt door meer van de beschikbare verwerkingsbronnen te gebruiken. In sommige gevallen kan echter toch de voorkeur worden gegeven aan een enkele draad.

In de meeste gevallen, vooral tijdens dagelijkse multitasking, worden de CPU-kernen van uw computer niet maximaal benut. Dat betekent dat er nog ruimte is voor meer verwerking. Hyper-Threading ontgrendelt de ongebruikte verwerkingskracht in een CPU-kern om andere threads uit te voeren, waardoor een meer gestroomlijnde ervaring ontstaat bij het benutten van het maximale potentieel van een CPU.

Hoewel het voordelig is, heeft Hyper-Threading ook duidelijke nadelen. Het grootste nadeel is het verhoogde energieverbruik. Vergeleken met op ARM gebaseerde chips zijn Intel-processors berucht omdat ze veel energie uit laptops halen, en Hyper-Threading is een van de redenen daarvoor.

Omdat er meer stroom naar de processor wordt getrokken, resulteert Hyper-Threading in hoge temperaturen en thermische throttling, waarbij de CPU langzamer gaat werken om oververhitting te voorkomen. Bovendien vereisen draagbare apparaten met dergelijke Intel CPU's grotere koelsystemen, waardoor het gewicht en de proporties van het apparaat aanzienlijk kunnen toenemen.

Omdat de prestatieverbetering sterk afhankelijk is van de applicatie, is het uiteindelijk aan de programmeurs om applicaties te ontwerpen die gebruik maken van Hyper-Threading-technologie. Dit vergroot de uitdagingen bij het ontwikkelen van programma's die de efficiëntie maximaliseren. Bovendien werkt software die Hyper-Threading niet ondersteunt mogelijk niet soepel onder processorintensieve omstandigheden.

Meer cores versus threads: wat is beter?

Omdat het sterk afhangt van de programma's die je wilt gebruiken, is het moeilijk om het ene in alle gevallen belangrijker te vinden dan het andere. Meer kernen vertalen zich doorgaans in meer beschikbare bronnen. Aan de andere kant kunnen meer threads resulteren in betere multitaskingmogelijkheden, hoewel niet altijd.

Voor programma's met veel threads resulteert het hebben van meer threads voor een CPU-kern vaak in een betere en snellere uitvoering. Aan de andere kant kunnen programma's die zijn geoptimaliseerd voor CPU-kernarchitecturen met één thread een prestatiedaling vertonen wanneer Hyper-Threading is ingeschakeld op een CPU.

Dat gezegd hebbende, hebben sommigen gemerkt dat verschillende games (zowel oude als nieuwe) aanzienlijk beter draaien als Hyper-Threading is uitgeschakeld. Een gebruiker op Reddit beweert bijvoorbeeld dat hij ongeveer een 30% toename van de FPS in de meeste games nadat hij Hyper-Threading had uitgeschakeld op zijn Intel Core i9 CPU.

Jarenlang domineerde Intel de CPU-markt in laptops en desktopcomputers met chips die dankzij Hyper-Threading twee keer zoveel threads als cores leverden. Sommige rivalen zijn echter onlangs begonnen te werken aan verschillende CPU-architecturen die ongelooflijk efficiënter zijn gebleken terwijl ze single-threaded CPU-kernen aanbieden.

Apple Silicon is bijvoorbeeld een op ARM gebaseerde serie chips die aanzienlijk energiezuiniger zijn gebleken dan op Intel gebaseerde modellen in de recente computers van Apple. Ook zijn verschillende nieuwe Windows-laptops, waaronder de Microsoft Surface Pro 11, overgestapt op ARM-processors voor een betere batterijduur en prestaties voor dagelijks gebruik. Al deze op ARM gebaseerde chips worden geleverd met kernen met één schroefdraad.

Alles bij elkaar genomen betekent het hebben van meer threads niet noodzakelijkerwijs betere CPU-prestaties. Het hebben van meer kernen is echter een directere bepalende factor in het vermogen van een processor om complexere en resource-intensieve opdrachten uit te voeren.

Welke andere factoren bepalen de prestaties van een CPU?

We hebben de verschillen tussen processorkern en thread op computers besproken. Dit zijn echter niet de enige factoren die de uiteindelijke output van uw CPU bepalen.

Kloksnelheid (ook wel 'kloksnelheid' of simpelweg 'frequentie' genoemd) is een van de belangrijkste onderscheidende factoren in computerprocessors. Kortom, de kloksnelheid meet hoeveel cycli een CPU per seconde kan voltooien. Een processor met een kloksnelheid van 3,2 GHz kan bijvoorbeeld 3,2 miljard cycli per seconde uitvoeren.

Een andere parameter waarmee u rekening moet houden, is het cachegeheugen van een CPU. De CPU-cache is snel geheugen waarin veelgebruikte gegevens worden opgeslagen. Grotere en snellere caches versnellen het vermogen van een CPU om taken uit te voeren waarvoor frequente gegevenstoegang vereist is.

Computerprocessors worden gebouwd met behulp van nanometer (nm) productieprocessen (zoals 7 nm of 5 nm). Kleinere knooppunten zorgen ervoor dat er meer transistors op de chip passen, wat resulteert in een grotere energie-efficiëntie en prestaties, omdat signalen kortere afstanden afleggen en daarom minder tijd en energie vergen.

Andere factoren zoals IPC (Instructions Per Cycle), bussnelheid en thermisch ontwerpvermogen spelen ook een rol in hoeveel prestaties u uit een CPU kunt halen.

Voordat ik afsluit, wil ik u kennis laten maken met onze hoogwaardige prestaties Cloud-VPS bij Cloudzy. We bieden high-end 3,2 en 4,2 GHz razendsnelle CPU's, NVMe-opslag, hoge bandbreedte en verbindingen tot 10 Gbps. Als je op zoek bent naar een oerdegelijke virtuele machine, bekijk dan zeker onze VPS-abonnementen voor onverslaanbare betrouwbaarheid en snelheid!

Laatste gedachten: draad versus kern

Als het gaat om computerprestaties, is de CPU de primaire afdeling die verantwoordelijk is voor het uitvoeren van programma's. Een CPU-kern is een fysieke eenheid in een CPU voor het verwerken van taken. Normaal gesproken beschikken CPU's over meerdere kernen, die elk ten minste één thread uitvoeren.

Een thread verwijst vaak naar de kleinste reeks instructies die naar een CPU-kern wordt gestuurd om te worden verwerkt. Elke CPU-kern kan minstens één thread tegelijk verwerken. Bij processors met Hyper-Threading wordt dat aantal verhoogd naar twee, wat betekent dat twee threads tegelijkertijd de bronnen van een kern kunnen gebruiken om verschillende taken uit te voeren.

Hoewel kernen die SMT-technologieën ondersteunen meer dan één thread tegelijk kunnen verwerken en in theorie betere multitasking bieden, vertaalt dit zich niet altijd in een directe toename van de verwerkingsoutput.

Veelgestelde vragen

Is het beter om meer cores versus threads te hebben?

Het hangt af van de programma's die u wilt gebruiken. Toepassingen met een zware thread werken doorgaans beter als er meer threads zijn, terwijl sommige programma's mogelijk beter werken op cores met één thread. Meer cores vertalen zich echter in een directere toename van de CPU-prestaties.

Hoeveel draden zitten er in een kern?

In de meeste hedendaagse Intel-CPU's kan elke kern twee threads tegelijk verwerken, dankzij een technologie die Hyper-Threading wordt genoemd. Maar dat is niet het geval voor alle processorchips. ARM-gebaseerde CPU's hebben bijvoorbeeld één thread per kern.

Wat is het verschil tussen een kern en een processor?

Een kern is een fysieke verwerkingseenheid in een computerprocessor (CPU). Binnen een processor kunnen er meerdere kernen zijn, dit zijn individuele verwerkingseenheden die zelfstandig instructies kunnen uitvoeren.