CPU staat voor Central Processing Unit en bevindt zich in de meeste elektronica, van computers en servers tot smartphones en (smart) TV's. Meestal spreekt men in plaats van een CPU over een 'processor'. In een traditionele computer ziet een processor er (zonder koeler) als volgt uit:
De C van 'Central' zegt ook iets over de centrale rol die een CPU speelt: de CPU voert berekeningen uit en interpreteert 'instructies' wanneer je bijvoorbeeld op het web surft, spellen speelt, een tekstdocument bewerkt, of andere software uitvoert.
CPU's bevatten miljarden microscopische transistors (in 2022 al meer dan 100 miljard). Deze transistors zorgen ervoor dat de processor de berekeningen kan uitvoeren die nodig zijn om programma's uit te voeren. Voor deze berekeningen worden transistors aan- en uitgezet, waarbij aan gelijk staat aan een 1 en uit gelijk aan een 0.
Wat doet een CPU?
We zeiden dat een CPU berekeningen uitvoert en instructies interpreteert, maar wat betekent dit? Een CPU voert een driedelig proces uit:
- Fetch: Een CPU haalt een instructie (i.e. een berekening) op uit het RAM (die het bijvoorbeeld op zijn beurt van een schijf afleest)
- Decode: De CPU ontcijfert de instructie
- Execute: De CPU voert de instructie uit
De berekening/instructie kan een simpele wiskundige berekening zijn, uitvoering van een functie, vergelijking van cijfers, of het verplaatsen van getallen in geheugen. Alles dat je computer doet wordt uitgedrukt in getallen en je CPU is dus eigenlijk een snelle rekenmachine (dit geldt ook voor gespecialiseerde hardware zoals je videokaart). Een berekening kan een onderdeel zijn van het starten van je computer, het spelen van een spel, of welke actie dan ook die je op een computer uitvoert.
Een CPU heeft tegenwoordig vooral ook een managende functie doordat het data doorgeeft aan gespecialiseerde hardware. De videokaart kan bijvoorbeeld een SSD vertellen dat het een bestand naar het RAM geheugen moet verplaatsen, of een grafische kaart vertellen dat het een lichtflits moet laten zien in een spel.
CPU cores & threads
Een CPU bevat één (vroeger) of meer (sinds 2005) CPU cores. Een CPU core kan aan één taak tegelijk werken (i.e. één berekening per keer uitvoeren). Dit vormt ook een fysieke beperking in de snelheid waarmee een CPU taken kan uitvoeren.
In een antwoord hierop werd in 2002 de eerste commerciële CPU geïntroduceerd die gebruik maakt van 'simultaneous multithreading' (dit heet Hyper-threading bij Intel). Met deze techniek wordt een CPU core opgesplitst in twee 'virtuele cores', of CPU threads. Een populaire vergelijking is dat een CPU core een mond is die eet en de twee threads de handen die de 'workload' managen, of het eten voorsorteren. CPU threads helpen daarmee een CPU core sneller zijn taken uit te voeren, maar zijn niet (per se) sneller dan twee CPU cores zonder extra threads.
Dankzij de ontwikkeling van de processortechniek werd in 2005 de eerste echte dual core processor geïntroduceerd met twee CPU cores. Tegenwoordig kunnen dat er tientallen zijn met ieder twee virtuele threads. Bij een CPU met meerdere cores werkt iedere core als een aparte CPU met twee CPU threads. Hierdoor kan de CPU meer dan één taak tegelijk uitvoeren en is die in de praktijk sneller dan een processor met één core.
Let wel dat niet alle applicaties evenveel CPU cores nodig hebben en dus ook niet evenveel profiteren van meer cores. Videobewerking profiteert bijvoorbeeld van meer cores, maar games een stuk minder.
Intel & AMD
Er zijn veel merken op de markt die processors ontwikkelen, maar de grootste namen op dat gebied zijn Intel en AMD. Een andere grote naam op dit gebied is ARM die vooral CPU-ontwerpen verkoopt maar niet produceert. Deze CPU-ontwerpen worden vervolgens door veel andere partijen vervolgens geproduceerd voor hun eigen producten, bijvoorbeeld door Apple en Samsung.
Intel en AMD zijn beide bekend van (o.a.) de processoren die zij ontwikkelen. Door de jaren heen is er enige beweging in welke van de twee op dat moment de snelste, de zuinigste en/of de goedkoopste processors produceert. Hoewel er altijd mensen zijn die de voorkeur geven aan de ene fabrikant of de andere, produceren Intel en AMD allebei zeer betrouwbare en goede processors en zijn (in 2022) de verschillen in prestaties tussen beide een stuk kleiner geworden.
Een kleine uitzondering zijn de server-processors: AMD is hier een jongere speler in dan Intel, in die zin dat het lange tijd niet tegen de performance en betrouwbaarheid van Intel op kon. Tegenwoordig is dat echter anders en doen in de benchmarks AMD's serverprocessors (de EPYC-serie) het qua performance net iets beter in benchmarks dan de gemiddelde Intel serverprocessor.
Bij TransIP maakt ons BladeVPS-platform en SandboxVPS-platform gebruik van Intel en het PerformanceVPS-platform van AMD. We kunnen niet uitsluiten dat dit in de toekomst verandert. Het is onbegonnen werk om in een keer een heel platform om te zetten, maar goed mogelijk dat we wel gaandeweg servers vervangen door nieuwe met processors van het andere type, afhankelijk van welke fabrikant op dat moment de beste serverprocessors produceert.