Vad är skillnaden mellan CPU:er och GPU:er?

I datorer finns det två distinkta processorer, en CPU och en GPU. En CPU, eller Central Processing Unit, är huvudkärnan i en dator, den bearbetar den stora majoriteten av den data som behövs för att köra datorn. En GPU eller Graphics Processing Unit är en sekundär processor som används främst för grafikbehandling.

CPU design

En CPU är designad med ett relativt litet antal bearbetningskärnor, med fokus på seriell bearbetning med låg latens. Detta innebär att CPU:er är designade för att utföra en rad uppgifter så snabbt som möjligt. Tillkomsten av flerkärniga processorer har gjort det möjligt för dem att utföra flera operationer samtidigt, där arbetsbelastningen tillåter.

I fallet med en flerkärnig CPU kan applikationer dra nytta av att flera steg för sin logik utförs samtidigt. Detta kan ge en fördubbling eller mer av bearbetningshastigheten, beroende på antalet kärnor och om programlogiken kan dra nytta av dem alla

I många fall måste logiken för en enda process slutföras i ordning och kan inte parallelliseras över flera CPU-kärnor. I det här fallet kan en hastighetsökning fortfarande ses över en enstaka kärn-CPU eftersom programmet kan ha en dedikerad bearbetningskärna, snarare än att behöva dela resursen med resten av systemet.

GPU design

En GPU är designad med ett mycket större antal kärnor och arbetar vanligtvis med lägre hastigheter, främst av värmehanteringsskäl. Det stora antalet processorkärnor beror på att GPU:er är optimerade för parallell bearbetning och mycket hög genomströmning.

GPU:er används vanligtvis för rendering av grafik, särskilt i videospel. I det här scenariot måste en GPU rendera en hel scen många gånger i sekunden för att upplevelsen ska fungera. Bearbetningskraften som krävs för att bearbeta enskilda grafikelement är relativt låg, men tusentals processer måste köras per bildruta och sedan behövs dussintals bildrutor per sekund.

CPU:er och GPU:er i datorer

Alla datorer har någon form av GPU, då det behövs för att visa vad som helst på skärmen. I budgetsystem och vissa mellanklasssystem utförs denna uppgift i allmänhet av ett integrerat grafikchip med relativt låg effekt. Detta chip är inbyggt i processorn men använder sina egna bearbetningskärnor för att utföra grafiska arbetsbelastningar.

På mer kraftfulla datorer, särskilt de som är designade för grafikbelastning, är GPU-processorn separerad på ett diskret grafikkort. I den här konfigurationen finns det mer utrymme för fler kärnor och andra komponenter. Genom att separera de två primära värmekällorna kan de båda kylas bättre, vilket ytterligare ökar hastigheterna.

Diskreta GPU:er kan också användas för andra uppgifter än grafikbearbetning, eftersom vissa arbetsbelastningar också är anpassade för den höga genomströmningen och parallelliteten hos en GPU. Maskininlärning och vissa vetenskapliga arbetsbelastningar utförs vanligtvis på till exempel GPU:er.