Menu
Terug

Processors, wat zijn dat precies?

22 mei 2018

Het meest mysterieuze onderdeel van elke computer of smartphone blijft de processor. Het hart van je toestel? Natuurlijk! Maar wat betekenen al die cijfertjes dan? Onze expert legt helder uit wat je over processors moet weten om de juiste keuze te maken.

Een processor wordt vaak het kloppend hart van een computer genoemd - en dat mag je dus gerust verruimen naar zowat alle elektronische apparaten. Een andere naam voor dit onderdeel is CPU of Central Processing Unit. Zoals dit label aangeeft, is de processor de kern van je computer. Het is de chip waar de code wordt uitgevoerd van het besturingssysteem en je apps. De CPU verwerkt dus code - wat neerkomt op berekeningen uitvoeren - en stuurt ook de andere delen van een computer aan, zoals de componenten verantwoordelijk voor netwerkverkeer of wat er op het scherm verschijnt.

Toch doet de processor niet echt alles zelf. De 3D-graphics van het nieuwste Call of Duty-game worden berekend door de chip van de grafische kaart, niet door de CPU. Geluidseffecten worden dan weer gecreëerd door een andere, gespecialiseerde chip. Kortom, het idee dat de processor alle prestaties bepaalt, is maar deels waar. Andere hardwareonderdelen, zoals het geheugen, de grafische processor en de opslag, spelen ook hun rol. Het is zoals een Formule 1-wagen: als de motor fantastisch is, maar de banden en remmen niet, dan is de kans op een polepositie eerder klein.

Onmisbaar en complex

Duik eens in de geschiedenisboeken en bekijk hoe de eerste computers eruit zagen. Je ontdekt al gauw dat die machines vlotjes het formaat van een tweegezinswoning aannamen. En toch hadden reuzen als de Colossus (die werd ingezet om codes van de nazi’s te kraken) of ENIAC (gebruikt voor onderzoek naar de eerste kernwapens) nauwelijks rekenkracht of opslagruimte. Je smartphone is miljoenen, zo niet miljarden keren sneller. Maar toen de eerste computers in de jaren veertig en vijftig van vorige eeuw werden gebouwd, bestonden chips nog niet. Er moest gewerkt worden met mechanische tandwielen en elektronbuizen. Als je dan weet dat een processor bestaat uit heel veel schakelaars (lees: transistors) die samenwerken, dan begrijp je waarom die eerste computers zo immens groot en zwaar waren. Een computer bouwen was anno 1950 zware handenarbeid.

Gelukkig werden er wel technieken ontwikkeld waardoor al die transistors heel klein konden worden uitgevoerd en op een chip geplaatst. Die ontwikkeling is nog gaande. Bedrijven als AMD en Intel zoeken tot op vandaag heel gedreven naar manieren om chips te construeren met steeds kleinere onderdelen. Aan de buitenkant lijkt een processor van twintig jaar geleden daarom niet veel anders qua formaat dan een CPU van nu. Maar als je ze met een microscoop zou bekijken, zou je bij de modernste chip een veel groter aantal fijnere onderdelen ontdekken. Een Pentium 4 uit 2000 had ongeveer 42 miljoen transistors aan boord. De processor in de nieuwe Xbox One X heeft er 7 miljard (leuk om weten: de ENIAC uit 1945 moest het stellen met 6.000 transistors).

Dat komt omdat die oude Pentium-chip bestaat uit onderdelen op 180 nanometer afstand van elkaar, terwijl bij de AMD-chip van de Microsoft-gameconsole de afstand gedaald is naar 10 nanometer. Ter vergelijking: een menselijk haar is ongeveer 60.000 nanometer dik. Dit is waarom processors gefabriceerd worden in hightech fabrieken met zogenaamde clean rooms en werknemers in ruimtepakken. Een ronddwarrelend klein stofje of huidschilfer zou het productieproces fataal verstoren.

Nog meer erop gepropt

De meeste CPU’s bevatten tegenwoordig meerdere processors of processorkernen. Omdat chipbouwers tegen de limieten aanliepen bij het versnellen van processors, besloten ze meerdere kernen naast elkaar te laten werken. Zo moet die ene motor niet harder draaien (lees: warmer worden), maar verdeel je de taak over twee, vier, acht of meer processorkernen (cores). Dit was technologisch een enorme doorbraak. Het verklaart ook het grote verschil tussen de prestaties van verschillende processortypes. Sommige modellen, zoals bepaalde Intel Core i3-chips in betaalbare laptops, zijn dual-core. Duurdere Intel-chips bevatten vier of zes kernen, die zelfs dankzij functies als Hyper-Threading verdubbeld worden. De nieuwe Intel Core i7-8700K bijvoorbeeld, heeft twaalf kernen die naast elkaar kunnen rekenen. Logisch dat die beter presteert dan een processor met slechts twee kernen.

Een andere evolutie is de trend naar een SOI of System-On-Chip. Om kosten en plaats te besparen, werd besloten om zaken die vroeger door andere chips werden uitgevoerd, te laten doen door een deel dat bij op de processor wordt geplaatst. Bij mobiele toestellen gaat dat heel ver. Daar heb je chips die naast een processor met meerdere kernen (soms acht stuks) ook een netwerkgedeelte, grafische processor, geluidscomponent en geheugen bevatten. Sinds kort proppen fabrikanten er ook een AI-processor bij op.

Steeds sneller

Processors worden steeds sneller. Dat komt omdat fabrikanten inderdaad steeds meer transistors op een chip kunnen plaatsen. Maar snelheid is niet het enige streefdoel meer. Voor veel huis-tuin-en-keuken-toepassingen zijn moderne chips snel genoeg, maar wil de gebruiker vooral een computer die het met zijn batterij lang uitzingt. In weer andere toepassingen is het vooral belangrijk dat de chip betrouwbaar en duurzaam is. Een computer aan boord van een gevechtsvliegtuig mag niet zomaar de geest geven bijvoorbeeld. Binnenkort zie we wellicht ook processors die beter zijn in AI-berekeningen.

Dit verklaart ook waarom er zoveel processortypes zijn. Sommige zijn vooral heel sterk in veel doen met weinig energie, andere gaan voor topprestaties, maar zijn stroomverslinders. Het eerste type vind je in lichte laptops, het tweede in gametoestellen. Hoe weet je nu welke processor goed is in wat? Daarvoor moet je de typenummers van AMD en Intel leren ontwarren. Zij zijn de voornaamste fabrikanten van processors voor laptops en pc’s.

Codes ontcijferen

Een Intel-processor heeft een naamaanduiding zoals ‘Core i7-8650U’. Maar wat betekent dat juist? Om te beginnen, heb je de aanduiding ‘i7’, die verwijst naar het type en de prijsklasse. 3, 5 en 7 zijn mogelijk, met sinds kort 9 als snelste. Daarna heb je het cijfer: hier ‘8650’. Het kan ook een cijferlettercombinatie zijn, zoals ‘7Y75’. Het eerste getal in die reeks is de generatie. ‘8’ is het hoogste cijfer dat je momenteel bij een Intel-chip kunt vinden.

De overige drie cijfers of letters zijn een typeaanduiding, geen aanduiding van kracht. Hoger is dus niet per se beter. Een betere indicator is de letter die op het einde staat. Die geeft aan voor welk doeleinde de processor ontworpen werd. ‘U’ staat bijvoorbeeld voor ‘Ultra-low power’, typisch een chip voor lichte laptops die een grote autonomie hebben. Andere opties zijn ‘Y’ (extreem laag verbruik), G (met ingebouwde grafische chip) en ‘H’, ‘HK’ en ‘HQ’ (snellere graphics). Hobbyisten die graag sleutelen aan hun game-pc vinden de ‘K’ interessant, want deze chip laat overklokken toe.

Bij AMD zijn de typenamen wat helderder. Nieuwe processors dragen allemaal de naam ‘Ryzen’, gevolgd door een cijfer (3, 5 of 7, en ‘Threadripper’ als ultieme versie). Daarna volgt nog reeks van vier cijfers, waarbij hoger wel sneller is. Als de naam eindigt op ‘X’, dan zijn de prestaties in principe beter. Er zijn ook AMD-processors die eindigen op ‘U’, ‘G’ of ‘GE’. Dit zijn processors met ingebouwde grafische processor. Je vindt ook AMD-chips die beginnen met ‘A’ of ‘FX’. Ook hier geldt dat hoger beter is.

En de codenamen dan?

Om de paar jaren brengen AMD en Intel nieuwe chipgeneraties uit. Dat kun je aflezen aan het modelnummer, maar vaak wordt de bijhorende codenaam vermeld in de specificaties van een computer. De stap van de ene generatie naar een volgende heeft niet altijd een enorme impact. Intel bijvoorbeeld, gebruikte wat het een tik-toksysteem noemde. Afwisselend bracht het een chipgeneratie met zeer grote technologische verbeteringen uit en daarna een generatie die eerder de voorgaande verfijnt door nog kleiner gebouwd te worden. Het tik-tokmodel wordt nu echter achtergelaten.

De meeste nieuwe computers hebben chips van de zevende Kaby Lake-generatie aan boord. Soms kom je nog de oudere Skylake-processors van de zesde generatie tegen en stilaan zie je ook toestellen verschijnen met de gloednieuwe Coffee Lake-chips van de achtste generatie opduiken. Skylake gold als een ‘tokgeneratie’ van de voorgaande Broadwell-chips, met veel verbeteringen, terwijl Kaby Lake en ook Coffee Lake verdere ‘tokverfijningen’ zijn. Een volgende grote stap wordt pas verwacht als Intel ‘Cannon Lake’ uitbrengt, wat wellicht iets is voor volgend jaar.