Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των CPU και των GPU;

Στους υπολογιστές, υπάρχουν δύο διαφορετικοί επεξεργαστές, μια CPU και μια GPU. Μια CPU, ή Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας, είναι ο κύριος πυρήνας ενός υπολογιστή, επεξεργάζεται τη συντριπτική πλειονότητα των δεδομένων που απαιτούνται για τη λειτουργία του υπολογιστή. Μια GPU ή μια μονάδα επεξεργασίας γραφικών είναι ένας δευτερεύων επεξεργαστής που χρησιμοποιείται κυρίως για την επεξεργασία γραφικών.

Σχεδιασμός CPU

Μια CPU έχει σχεδιαστεί με σχετικά χαμηλό αριθμό πυρήνων επεξεργασίας, με έμφαση στη σειριακή επεξεργασία χαμηλής καθυστέρησης. Αυτό σημαίνει ότι οι CPU έχουν σχεδιαστεί για να εκτελούν μια σειρά εργασιών όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Η εμφάνιση των πολυπύρηνων CPU τους επέτρεψε να εκτελούν πολλαπλές λειτουργίες ταυτόχρονα, όπου το επιτρέπει ο φόρτος εργασίας.

Στην περίπτωση μιας CPU πολλαπλών πυρήνων, οι εφαρμογές μπορούν να επωφεληθούν από την ταυτόχρονη εκτέλεση πολλαπλών βημάτων για τη λογική τους. Αυτό μπορεί να προσφέρει διπλασιασμό ή μεγαλύτερη ταχύτητα επεξεργασίας, ανάλογα με τον αριθμό των πυρήνων και το αν η λογική του προγράμματος μπορεί να εκμεταλλευτεί όλους αυτούς

Σε πολλές περιπτώσεις, η λογική μιας μεμονωμένης διαδικασίας πρέπει να ολοκληρωθεί με τη σειρά και δεν μπορεί να παραλληλιστεί σε πολλούς πυρήνες CPU. Σε αυτήν την περίπτωση, μια αύξηση ταχύτητας μπορεί ακόμα να παρατηρηθεί σε έναν πυρήνα CPU, καθώς το πρόγραμμα μπορεί να έχει έναν αποκλειστικό πυρήνα επεξεργασίας, αντί να χρειάζεται να μοιράζεται τον πόρο με το υπόλοιπο σύστημα.

Σχεδιασμός GPU

Μια GPU έχει σχεδιαστεί με πολύ μεγαλύτερο αριθμό πυρήνων και συνήθως λειτουργεί σε χαμηλότερες ταχύτητες, κυρίως για λόγους διαχείρισης θερμότητας. Ο μεγάλος αριθμός πυρήνων επεξεργασίας οφείλεται στο ότι οι GPU είναι βελτιστοποιημένες για παράλληλη επεξεργασία και πολύ υψηλή απόδοση.

Οι GPU χρησιμοποιούνται συνήθως για την απόδοση γραφικών, ειδικά σε βιντεοπαιχνίδια. Σε αυτό το σενάριο, μια GPU χρειάζεται να αποδίδει μια ολόκληρη σκηνή πολλές φορές το δευτερόλεπτο για να λειτουργήσει η εμπειρία. Η ισχύς επεξεργασίας που απαιτείται για την επεξεργασία μεμονωμένων στοιχείων γραφικών είναι σχετικά χαμηλή, αλλά πρέπει να εκτελούνται χιλιάδες διεργασίες ανά καρέ και στη συνέχεια χρειάζονται δεκάδες καρέ ανά δευτερόλεπτο.

CPU και GPU σε υπολογιστές

Όλοι οι υπολογιστές έχουν κάποια μορφή GPU, καθώς απαιτείται για να εμφανιστεί οτιδήποτε στην οθόνη. Σε συστήματα προϋπολογισμού και σε ορισμένα συστήματα μεσαίας βαθμίδας, αυτή η εργασία εκτελείται γενικά από ένα ενσωματωμένο τσιπ γραφικών σχετικά χαμηλής ισχύος. Αυτό το τσιπ είναι ενσωματωμένο στην CPU, αλλά χρησιμοποιεί τους δικούς του πυρήνες επεξεργασίας για την εκτέλεση φόρτου εργασίας γραφικών.

Σε υπολογιστές υψηλότερης ισχύος, ιδιαίτερα σε αυτούς που έχουν σχεδιαστεί για φόρτους εργασίας γραφικών, ο επεξεργαστής GPU διαχωρίζεται σε μια διακριτή κάρτα γραφικών. Σε αυτήν τη διαμόρφωση, υπάρχει περισσότερος χώρος για περισσότερους πυρήνες και άλλα εξαρτήματα. Επιπλέον, ο διαχωρισμός των δύο πρωταρχικών πηγών θερμότητας επιτρέπει και στις δύο να ψύχονται καλύτερα, αυξάνοντας περαιτέρω τις ταχύτητες.

Οι διακριτές GPU μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για εργασίες εκτός από την επεξεργασία γραφικών, καθώς ορισμένοι φόρτοι εργασίας είναι επίσης κατάλληλοι για την υψηλή απόδοση και τον παραλληλισμό μιας GPU. Η μηχανική εκμάθηση και ορισμένοι επιστημονικοί φόρτοι εργασίας εκτελούνται συνήθως σε GPU, για παράδειγμα.