CPU vs GPU
Centrālais procesors, centrālā procesora saīsinājums, CPU ir smadzenes skaitļošanas sistēmai, kas veic “aprēķinus”, kas doti kā norādījumi, izmantojot datorprogrammu. Tāpēc CPU ir jēga tikai tad, ja jums ir “programmējama” skaitļošanas sistēma (lai tā varētu izpildīt instrukcijas), un mums jāņem vērā, ka CPU ir “centrālais” procesors, vienība, kas kontrolē citas vienības / skaitļošanas sistēmas daļas. Mūsdienu apstākļos centrālais procesors parasti atrodas vienā silīcija mikroshēmā, kas pazīstams arī kā mikroprocesors. No otras puses, GPU, grafikas procesora bloka saīsinājums, ir paredzēts, lai no CPU izkrautu skaitļošanas ziņā intensīvus grafikas apstrādes uzdevumus. Šādu uzdevumu galvenais mērķis ir grafikas projicēšana displeja blokā, piemēram, monitorā. Ņemot vērā to, ka šādi uzdevumi ir labi zināmi un specifiski,tie būtībā nav jāprogrammē, un turklāt šādi uzdevumi pēc savas būtības ir paralēli displeja vienību rakstura dēļ. Atkal pašreizējā kontekstā, lai gan mazāk spējīgi GPU parasti atrodas tajā pašā silīcija mikroshēmā, kur atrodat citu procesoru (šī iestatīšana ir pazīstama kā integrēts GPU), citi spējīgāki, jaudīgāki GPU ir atrodami viņu pašu silīcija mikroshēmā, parasti uz atsevišķas PCB (Printed Circuit Board).
Kas ir CPU?
Termins CPU skaitļošanas sistēmās tiek izmantots jau vairāk nekā piecus gadu desmitus, un tas bija vienīgais procesors agrīnajos datoros, līdz tika ieviesti “citi” procesori (piemēram, GPU), lai papildinātu tā apstrādes jaudu. Divi galvenie CPU komponenti ir tā aritmētiskās loģikas vienība (aka ALU) un vadības bloks (aka CU). Centrālā procesora ALU ir atbildīgs par skaitļošanas sistēmas aritmētiskajām un loģiskajām darbībām, un CU ir atbildīgs par instrukciju programmas atrašanu no atmiņas, to dekodēšanu un norādīšanu citām vienībām, piemēram, ALU, izpildīt instrukcijas. Tāpēc centrālā procesora vadības bloks ir atbildīgs par to, lai CPU būtu “centrālais” procesors. CU, lai ielādētu instrukcijas no atmiņas, instrukcijas ir jāglabā atmiņā kā programmas, un tāpēcšādu instruktāžas sistēmu sauc arī par “saglabātajām programmām”. Būtu skaidrs, ka CU neizpildīs instrukcijas, bet atvieglos to pašu, sazinoties ar pareizajām vienībām, piemēram, ALU.
Kas ir GPU (jeb VPU)?
Terminu Grafikas apstrādes vienība (GPU) deviņdesmito gadu beigās ieviesa GPU ražošanas uzņēmums NVIDIA, kurš apgalvoja, ka 1999. gadā ir pārdevis pasaulē pirmo GPU (GeForce256). Saskaņā ar Wikipedia teikto, GeForce256 laikā NVIDIA definēja GPU kā šāds: “vienas mikroshēmas procesors ar integrētu pārveidotāju, apgaismojumu, trijstūra iestatīšanu / apgriešanu un atveidošanas motoriem, kas spēj apstrādāt vismaz 10 miljonus daudzstūru sekundē”. Pāris gadus vēlāk NVIDIA sāncensis ATI Graphics, cita līdzīga kompānija, izlaida līdzīgu procesoru (Radeon300) ar vārdu VPU Visual Processing Unit. Tomēr, tā kā ir skaidrs, ka termins GPU ir kļuvis populārāks nekā termins VPU.
Mūsdienās GPU tiek izvietoti visur, piemēram, iegultās sistēmās, mobilajos tālruņos, personālajos datoros un klēpjdatoros, kā arī spēļu konsolēs. Mūsdienu grafiskie procesori ir ārkārtīgi spēcīgi, manipulējot ar grafiku, un tie ir padarīti programmējami, lai tos varētu pielāgot dažādām situācijām un lietojumprogrammām. Tomēr pat tagad tipiskie GPU tiek ieprogrammēti rūpnīcā, izmantojot tā dēvēto programmaparatūru. Parasti GPU ir efektīvāki nekā CPU algoritmiem, kur lielu datu bloku apstrāde tiek veikta paralēli. Tas ir paredzēts, jo GPU ir paredzēti, lai manipulētu ar datorgrafiku, kas pēc būtības ir ārkārtīgi paralēla.
Ir arī šī jaunā koncepcija, kas pazīstama kā GPGPU (General Purpose computing on GPU), lai izmantotu GPU, lai izmantotu dažās lietojumprogrammās pieejamo datu paralēlismu (piemēram, bioinformātiku) un tādējādi GPU apstrādātu grafiku bez grafikas. Tomēr šajā salīdzinājumā tie netiek ņemti vērā.
Kāda ir atšķirība starp CPU un GPU?
• Kaut arī CPU izvietošanas pamatojums ir darboties kā skaitļošanas sistēmas smadzenēm, GPU tiek ieviests kā papildu apstrādes vienība, kas apstrādā intensīvu skaitļošanas grafikas apstrādi un apstrādi, kas nepieciešama grafikas projicēšanai displejā vienības.
• Pēc savas būtības grafikas apstrāde pēc savas būtības ir paralēla, tāpēc to var viegli paralēli un paātrināt.
• Daudzkodolu sistēmu laikmetā CPU ir izstrādāti tikai ar dažiem kodoliem, kas spēj apstrādāt dažus programmatūras pavedienus, kurus var izmantot lietojumprogrammā (instrukciju un pavedienu līmeņa paralēlisms). GPU ir veidoti ar simtiem kodolu, lai izmantotu pieejamo paralēlismu.
