Mis vahe on CPU-del ja GPU-del?

Arvutites on kaks erinevat protsessorit, CPU ja GPU. CPU ehk keskprotsessor on arvuti põhituum, see töötleb valdava enamuse arvuti käitamiseks vajalikest andmetest. GPU või graafikaprotsessor on sekundaarne protsessor, mida kasutatakse peamiselt graafika töötlemiseks.

CPU disain

CPU on konstrueeritud suhteliselt väikese arvu töötlemistuumadega, keskendudes madala latentsusajaga jadatöötlusele. See tähendab, et protsessorid on loodud täitma mitmeid ülesandeid nii kiiresti kui võimalik. Mitmetuumaliste protsessorite tulek on võimaldanud neil teha korraga mitut toimingut, kui töökoormus seda võimaldab.

Mitmetuumalise protsessori puhul saavad rakendused kasu sellest, et nende loogika jaoks tehakse mitu sammu korraga. See võib anda töötlemiskiiruse kahekordseks või suuremaks, olenevalt tuumade arvust ja sellest, kas programmiloogika suudab neid kõiki ära kasutada.

Paljudel juhtudel peab ühe protsessi loogika olema lõpetatud järjekorras ja seda ei saa paralleelselt mitme protsessori tuuma vahel. Sel juhul võib kiiruse suurenemist siiski näha ühetuumalise CPU puhul, kuna programmil võib olla spetsiaalne töötlemistuum, selle asemel, et ressurssi ülejäänud süsteemiga jagada.

GPU disain

GPU on loodud palju suurema tuumade arvuga ja töötab tavaliselt madalamatel kiirustel, peamiselt soojusjuhtimise põhjustel. Suur töötlemistuumade arv tuleneb sellest, et GPU-d on optimeeritud paralleelseks töötlemiseks ja väga suure läbilaskevõime jaoks.

GPU-sid kasutatakse tavaliselt graafika renderdamiseks, eriti videomängudes. Selle stsenaariumi korral peab GPU kasutuskogemuse toimimiseks renderdama terve stseeni mitu korda sekundis. Üksikute graafikaelementide töötlemiseks vajalik töötlemisvõimsus on suhteliselt väike, kuid iga kaadri kohta tuleb käivitada tuhandeid protsesse ja seejärel kümneid kaadreid sekundis.

Protsessorid ja GPU-d arvutites

Kõikidel arvutitel on mingisugune GPU, kuna see on vajalik millegi kuvamiseks ekraanil. Eelarve- ja mõnes keskmise taseme süsteemides täidab seda ülesannet üldiselt suhteliselt väikese võimsusega integreeritud graafikakiip. See kiip on CPU-sse sisse ehitatud, kuid kasutab graafika töökoormuste täitmiseks oma töötlemistuumi.

Suurema võimsusega arvutites, eriti graafika töökoormuse jaoks mõeldud arvutites, on GPU protsessor eraldatud diskreetsele graafikakaardile. Selles konfiguratsioonis on rohkem ruumi rohkemate südamike ja muude komponentide jaoks. Lisaks võimaldab kahe peamise soojusallika eraldamine neid mõlemaid paremini jahutada, suurendades veelgi kiirust.

Diskreetseid GPU-sid saab kasutada ka muude ülesannete jaoks peale graafika töötlemise, kuna teatud töökoormused sobivad ka GPU suure läbilaskevõime ja paralleelsusega. Masinõpet ja mõnda teaduslikku töökoormust teostatakse tavaliselt näiteks GPU-dega.