Kaufberatung: Smartphones mit Quad-Core-Prozessor braucht man nicht

von Daniel Schraeder und Jessica Dolcourt am , 10:31 Uhr

Zumindest noch nicht, muss man der Fairness halber dazusagen. Aber es ist Fakt: Die zusätzliche Leistung, die die nächste Prozessorgeneration zu bieten hat, liegt heute in fast allen Fällen brach. Wir zeigen, warum man ruhig zum günstigeren Dual-Core-Modell greifen kann.

Schon zum Mobile World Congress [1]im Februar, der größten Handy-Messe der Welt, war es ein ungeschriebenes Gesetz: Ein Hersteller braucht sich ohne Flaggschiff mit Quad-Core-Prozessor kaum in die Messehallen zu trauen. Denn Quad-Core ist der neue Maßstab. Vier Rechenkerne mit viel Power, mit Taktfrequenzen weit über einem Gigahertz, das muss man jetzt haben. Aber warum?

Zunächst stellen wir uns vor, die Smartphone [2]-CPU würde wie ein Fließbandarbeiter alle auf sie ankommenden Aufgaben nacheinander abarbeiten. Teilt man nun die Aufgaben auf zwei oder vier Arbeiter (alias Rechenkerne) auf, wird die Arbeit doppelt oder sogar viermal so schnell fertig. Die Alternative dazu wäre es, schlicht die Geschwindigkeit von Fließband und Arbeitern in die Höhe zu schrauben. Das führt in der Praxis allerdings zu einer stärkeren Erwärmung und zu einem höheren Energieverbrauch – das wäre Gift für die ohnehin schon kritische Akkulaufzeit aktueller Top-Smartphones.

Inzwischen sind die ersten Geräte verfügbar, und die Benchmark-Testergebnisse zeigen eindeutige Ergebnisse. Rein nach Gefühl müssten die Modelle mit den Vierkern-Chips ja doppelt so schnell sein wie die mit nur zwei Rechenkernen. In der Theorie mag das auch stimmen, aber die Praxis sieht signifikant anders aus: In unserem Vergleich zwischen den beiden Neuerscheinungen HTC [3] One S mit Dual-Core-Chip von Qualcomm und dem HTC One X mit Quad-Core-CPU von Nvidia schlägt das vermeintlich schwächere Gerät in jedem einzelnen Benchmark seinen großen Bruder. Aber woran liegt das?

Ganz klar: Dieser Artikel bringt die technischen Finessen hochkomplexer Smartphone-Prozessoren sehr einfach auf den Punkt. Das mag nicht in allen Fällen technisch bis auf das letzte Quäntchen korrekt sein, und das bitten wir, zu entschuldigen – aber nur so können wir das Thema für die Masse der Smartphone-Käufer aufbereiten.

Gerücht 1: Ein Chip ist ein Chip

Das Herz in einem jedem Smartphone-Chipsatz ist der ARM-Prozessor. ARM ist das Unternehmen, das die grundlegenden Funktionen, Layouts und Designs all jener CPUs entwickelt, die in Android [4]- und Windows-Handys sowie im iPhone vorkommen. Die eigentlichen Hersteller der Prozessoren, wie Qualcomm, Nvidia, Texas Instruments, Samsung [5] oder Apple [6], erwerben Lizenzen von ARM, um dieses Herz in ihre eigenen Chipsätze integrieren und es anpassen zu dürfen.

ARM selbst entwickelt unterschiedliche Prozessormodelle mit verschiedenen Architekturen. Vergleichen lässt sich das beispielsweise mit einem Pentium von Intel, dem Pentium 2, Pentium 3, 4 und so weiter gefolgt sind. ARM ist derzeit bei der Modellreihe Cortex-A15 angelangt, davor kamen Cortex-A9, Cortex-A8 und so weiter. Jedes neue Modell ist einzeln betrachtet schneller als sein Vorgänger – ein einzelner Cortex-A9 arbeitet also flotter als ein einzelner A8, aber langsamer als ein A15.

Übersicht: Generationen der ARM-Prozessoren
Übersicht: Generationen der ARM-Prozessoren

Um einen wirklichen Unterschied zu anderen Prozessoren der gleichen Generation zu erzielen, ist eine Lizenz nötig, die dem Hersteller das Gestalten eigener Chips auf der Grundlage der Befehlssätze von ARM ermöglicht, anstatt einen fertigen Prozessor zu übernehmen. Raj Talluri, Vice President of Product Management bei Qualcomm, sagt dazu: „Wir erreichen eine höhere Leistung mit zwei Prozessoren als unsere Mitbewerber mit vier.“

Tatsächlich gibt es teils gravierende Leistungsunterschiede zwischen den Smartphones – trotz gleicher Taktrate und Anzahl an Prozessorkernen laut Datenblatt. Das macht es für Käufer natürlich sehr schwer, auf den ersten Blick die tatsächliche Leistung und Unterschiede zwischen den konkreten Geräten zu erfassen.

Gerücht 2: Doppelte Anzahl an Kernen verdoppelt die Leistung

Huawei Ascend D Quad

Ach, wie einfach könnte es doch alles sein. Defacto gehört zu einem Smartphone, ja sogar zu einem Chip, viel mehr als der reine Rechenkern. Und genau da liegt der Hund begraben: Selbst, wenn man vier oder gar acht Cores in den Chip packt, müssen die sich die übrigen Ressourcen teilen. Es bleibt bei einem Akku, einem Grafikprozessor und vor allem bei der gleichen Menge an Arbeitsspeicher und der gleichen Geschwindigkeit, auf diesen zugreifen zu können.

Unterm Strich bleibt natürlich dennoch eine messbare und teils deutliche Leistungssteigerung. Aber eine Verdoppelung ist es nicht.

Gerücht 3: Alle Kerne werden gleichzeitig genutzt

Der Erklärungsversuch mit den Fließbändern am Anfang dieses Beitrags ist zwar schön greifbar, aber leider nicht ganz korrekt. Denn die zu erledigenden Aufgaben müssen auch auf mehrere Bänder und Arbeiter aufgeteilt werden zu können.

Zu allererst muss das Betriebssystem selbst „Multithreading“ unterstützen, größere Aufgaben also in mehrere kleinere unterteilen können. Darüber hinaus muss auch der Geräte-Hersteller seine Hausaufgaben machen und die dafür nötige Unterstützung, damit die Software mit der Hardware sprechen kann, zur Verfügung stellen.

Hat eigentlich sogar fünf Kerne: Dem Quad-Core-Prozessor Tegra 3 von Nvidia steht noch ein langsamer, fünfter Kern für Hintergrundaufgaben zur Verfügung.
Hat eigentlich sogar fünf Kerne: Dem Quad-Core-Prozessor Tegra 3 von Nvidia steht noch ein langsamer, fünfter Kern für Hintergrundaufgaben zur Verfügung.

Und zuletzt muss auch jede einzelne App dafür gemacht sein, Multithreading zu unterstützen. Das ist das Problem, denn laut Greg Sullivon, Senior Product Manager bei Microsoft [7], erhöht genau das den Entwicklungsaufwand für die App-Programmierer erheblich. Nicht nur die eigentliche Programmierarbeit ist aufwändiger, noch dazu wird das gesamte Produkt komplexer und beinhaltet potentiell mehr Fehler, deren Auffindung und Behebung wiederum schwieriger ist.

Eine simple App, die Videos von Youtube streamt, ist ein gutes Beispiel. Solange die Internet-Verbindung erhalten bleibt, gibt es eigentlich nur eine Aufgabe zu erledigen: Einen Datenstrom aus dem Internet zu laden und ihn darzustellen. Das lässt sich nur schwer auf mehrere Rechenkerne aufteilen, denn die Datenverbindung bleibt idealerweise durchgehend erhalten und wird nicht in mehrere Stücke unterteilt. Das führt in der Praxis dazu, dass ein Rechenkern bei solch einer App stark ausgelastet wird, während die anderen quasi nichts zu tun haben. Hier wird mal schnell nach neuen E-Mails gecheckt und dort die Position des Smartphones zu Latitude hochgeladen – das war’s.

Wer die zusätzliche Leistung von Dual- oder Quad-Core-Prozessoren ausnutzen will, muss sich als Programmierer also selbst darum kümmern. Tut er das nicht, bleibt der Smartphone-Besitzer auf der Strecke – egal, wieviele Rechenkerne sein Mobiltelefon hat.

Gerücht 4: Mehr Kerne sparen Akku-Strom

Energie sparen

Auch dieses Thema haben wir in der Einleitung schon kurz angeschnitten: Wie kann es sein, dass ein Prozessor mit mehr Rechenkernen weniger Energie braucht als einer mit wenigeren?

Natürlich ist der Energieverbrauch höher, wenn vier Kerne bei voller Last mit einer Taktrate von 1,5 GHz vor sich hinarbeiten, als wenn das einer tut. In der Praxis kommt das aber nicht vor – zumindest nicht solange, bis der Akku leer ist. Denn die Rechenkerne sind nur gefragt, wenn Arbeit anliegt. Ist diese erledigt, können sie sich wieder schlafen legen.

Nvidia hat bei seinem aktuellen Quad-Core-Chipsatz Tegra 3 sogar eigentlich fünf Rechenkerne. Einer davon, der fairerweise nicht mitgezählt wird, läuft mit niedrigerer Taktrate und erledigt Aufaben im Hintergrund im Sparprogramm. Solange das Handy in der Hosentasche steckt, ist es schließlich egal, wie viele Sekunden es benötigt, um bestimmte Aufgaben zu erledigen – etwa E-Mail-Konten und Social Networks auf Änderungen zu überprüfen, Software-Updates zu installieren oder im Kontakt zu Instant Messagern zu stehen. Erst, wenn wirklich Leistung benötigt wird, schalten sich die anderen Rechenkerne zu, um ihre Arbeit so schnell wie möglich zu erledigen. Denn danach benötigen sie wieder keine Energie.

Gerücht 5: Der Prozessor macht alles alleine

Ein schönes Beispiel sind die neuen HTC-One-Smartphones. Sowohl das One X als auch das One S überzeugen mit wahnsinnig schneller Bildbearbeitung bei ihren Kameras – und das, obwohl das One S ja „nur“ einen Dual-Core-Prozessor hat. Der Grund dafür ist ein expliziter Bildprozessor, wie er sonst in Digitalkameras vorkommt.

"Nur" Dual-Core, aber trotzdem eine superschnelle Kamera: Dem Hauptprozessor steht ein expliziter Bildprozessor zur Seite.
„Nur“ Dual-Core, aber trotzdem eine superschnelle Kamera: Dem Hauptprozessor steht ein expliziter Bildprozessor zur Seite.

Je mehr Aufgaben dieser Art an spezialisierte Chips übergeben werden, um so mehr wird der Hauptprozessor von ressourcenhungrigen Aufgaben befreit. Und deswegen stecken in modernen Smartphones neben dem eigentlichen ARM-Prozessor weitere Komponenten wie ein Grafikchip, der angesprochene Bildprozessor oder De- und Encoder, die sich um die Bearbeitung von Video und Audio kümmern – und wenn es nur darum geht, die Aufnahmen des Mikrofons für die GSM-Telefonie zu übertragen.

Jede zusätzliche Komponente, die sich um spezielle Aufgaben kümmert, beschleunigt somit das ganze Smartphone – und das, ohne als zusätzlicher Rechenkern im Datenblatt aufzutauchen.

Gerücht 6: Wie flott ist das Betriebssystem?

Derzeit konzentrieren sich die Quad-Core-Prozessoren ausschließlich auf Android-Smartphones. Im aktuellen iPhone 4S steckt ein Dual-Core-Chip, und die Windows-Phone-7-Geräte sind allesamt mit einem Single-Core-Prozessor ausgestattet.

Das sieht natürlich auf den ersten Blick so aus, als wären moderne Android-Smartphones signifikant schneller als die gesammelte Konkurrenz. Und was den Blick aufs Datenblatt angeht, mag das auch stimmen. Letztlich kommt es aber darauf an, wie flott die Handys Aufgaben in der Praxis erledigen. Genau das versucht Microsoft mit seiner Smoked by Windows Phone [8]-Kampagne zu belegen, wo Microsoft-Mitarbeiter wetten, Aufgaben mit ihren Handys schneller zu erledigen als iPhone- oder Android-Anwender.

Mit ein Grund dafür, warum die Windows Phones häufig gewinnen: Es gibt hier kein echtes Multitasking. Programme, die nicht im Vordergrund laufen, werden schlafengelegt. Nur wenige Ausnahmen wie der MP3-Player dürfen auch im Hintergrund aktiv bleiben. Das hat ein paar Nachteile, sorgt dafür aber auch mit weniger kräftigen Prozessoren für flotte Reaktionen – und spart Energie. Bei Android hingegen bleiben Anwendungen gerne auch im Hintergrund aktiv und erledigen immer mal wieder kleinere Aufgaben, wofür sie den Prozessor von seiner Aufgabe im Vordergrund abberufen (oder, im Idealfall, einen weiteren Rechenkern aktivieren).

Nur Single-Core - aber trotzdem flott unterwegs: Das Betriebssystem hat einen großen Einfluss auf die gefühlte Leistung.
Nur Single-Core – aber trotzdem flott unterwegs: Das Betriebssystem hat einen großen Einfluss auf die gefühlte Leistung.

Natürlich wird wohl auch Microsoft in Zukunft Multicore-Prozessoren unterstützen. Aber einen ganz großen Anteil an der tatsächlichen Geschwindigkeit beim Ausführen von Aufgaben und am Energieverbrauch wird auch weiterhin das Betriebssystem haben – und die Tatsache, wie es die Arbeit aufteilt.

Gerücht 7: Benchmarks lügen nicht

Nick DiCarlo von Samsung hat einen klaren Standpunkt, wenn es um Testprogramme geht, die die Rechenleistung ermitteln: Die meisten Benchmarks überprüfen Dutzende der spezifischen Funktionen eines Prozessors, aber geben nur selten einen ordentlichen Überblick über die Gesamtleistung des Systems.

Da ist ein Benchmark, der neben bestimmten Rechenaufgaben auch die Grafikleistung oder die Geschwindigkeit des Browsers überprüft, schon deutlich aussagekräftiger. Nichtsdestotrotz kann man Prozessoren, Treiber und Software auch an die spezifischen Problemstellungen konkreter Benchmarks anpassen – und so in der Theorie deutlich höhere Leistungen erzielen als in der Praxis.

Fazit

Quad-Core-Smartphones sind im Kommen. Und nach ihnen wird sicherlich eine Generation mit noch mehr Rechenkernen folgen. Das ist gut, denn das sorgt für Bewegung im Markt, erhöht die Leistungen der Geräte und macht sie fit für Apps, Spiele und Funktionen, von denen wir heute noch nicht einmal träumen.

Dennoch ist klar, dass mehr Kerne nicht unbedingt mehr Rechenleistung bedeuten – und das vor allem nicht jeder Smartphone-Käufer überhaupt einen so leistungsfähigen Chip in seinem Handy benötigt. Wer mobil Videos schneidet und immer auf der Suche nach den neuesten 3D-Games ist, macht mit der schieren Power sicherlich nichts falsch. Aber wer einfach nur ein leistungsfähiges, aktuelles Smartphone sucht, das für die nächsten zwei Jahre bestens gerüstet ist, fährt mit einem günstigeren Dual-Core-Gerät nicht schlechter.

Artikel von CNET.de: https://www.cnet.de

URL zum Artikel: https://www.cnet.de/41563705/kaufberatung-smartphones-mit-quad-core-prozessor-braucht-man-nicht/

URLs in this post:

[1] Mobile World Congress : http://www.cnet.de/themen/mwc/

[2] Smartphone: http://www.cnet.de/themen/smartphone/

[3] HTC: http://www.cnet.de/unternehmen/htc/

[4] Android: http://www.cnet.de/themen/android/

[5] Samsung: http://www.cnet.de/unternehmen/samsung/

[6] Apple: http://www.cnet.de/unternehmen/apple/

[7] Microsoft: http://www.cnet.de/unternehmen/microsoft/

[8] Smoked by Windows Phone: http://www.youtube.com/results?search_query=smoked+by+windows+phone