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Betriebssystem: Warum Windows gerade Prozessorkerne vorzieht

Einige Menschen fragen sich, warum Windows sich so verhält. Mag das OS bestimmte Zahlen nicht? Microsoft hat eine bessere Antwort.



Der Microsoft-Veteran und Autor Raymond Chen erhielt von einem Kunden eine Fragestellung: Warum reserviert Windows nur gerade CPU-Kerne für die eigenen Prozesse? "Mag Windows einfach ungerade Zahlen nicht?", schreibt er im Blog-Post. Ganz so willkürlich ist es nicht. Der Entwickler hat eine einfache Antwort parat: Scheduling auf Basis von Hyper-Threading.

Die Technik wird von Intel, AMD und anderen Herstellern verwendet, um auf einem physischen CPU-Kern zwei Threads bearbeiten zu können. Muss die CPU auf einen Dienst warten, etwa weil dieser gerade auf Speicher zugreift oder pausiert wurde, würde sie ohne Hyper-Threading ebenfalls warten. Ein virtueller Thread, der mittels Hyper-Threading zur Verfügung gestellt wird, kann diese Wartezeiten nutzen, um selbst auf die CPU zuzugreifen.

Prozesse werden über den Scheduler des Betriebssystems zugewiesen. Diese sind entsprechend essenziell – nicht nur im Kontext von Hyper-Threading. Nach außen hin präsentieren sich virtuelle Kerne einer CPU als vollständige Cores.

Windows kann mit HT umgehen

Windows ist sich der Funktion von Hyper-Threading bewusst, erklärt Chen. Deshalb verteilt der Windows-Scheduler die eigenen Prozesse auf möglichst viele physische Kerne zuerst. Werden Prozesse nämlich auf einen virtuellen Thread eines bereits genutzten Kerns gelegt, dann steht dessen gesamte CPU-Zeit nicht immer zur Verfügung. Betriebssysteme sollten als wichtige Komponente neben Treibern und anderen Low-Level-Programmen aber meist Vorrang haben, um stabil zu laufen.

Deshalb haben physische Kerne für Windows Vorrang. Im Task-Manager werden diese, beginnend Mit Core 0, meist in geraden Zahlen gezählt. Die ungeraden Zahlen stellen die virtuellen Kerne dar, die vom Betriebssystem erkannt werden.

Chen merkt an, dass mittlerweile zudem weitere Faktoren eine Rolle spielen. Moderne CPUs können einzelne Kerne beispielsweise in den Ruhezustand versetzen. Diese geparkten Cores werden dann bevorzugt auch erst einmal nicht mit Prozessen versorgt, um Energie zu sparen. Bei CPUs, die Efficiency- und Performance-Kerne verwenden (beispielsweise Intel-CPUs der Generation Raptor Lake), werden zudem Tasks nach ihrem Leistungsbedarf einem jeweiligen Kern zugewiesen.

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