Πώς διαφέρει μια μονάδα επεξεργασίας γραφικών (GPU) από την Κεντρική (CPU) από την άποψη των λειτουργιών και των δυνατοτήτων τους;

Οι CPU και οι GPU, ενώ και οι δύο επεξεργαστές, έχουν θεμελιωδώς διαφορετικές αρχιτεκτονικές και βελτιστοποιούνται για πολύ διαφορετικά καθήκοντα. Ακολουθεί μια ανάλυση των βασικών διαφορών τους:

CPU (κεντρική μονάδα επεξεργασίας):

* Λειτουργία: Ένας επεξεργαστής γενικής χρήσης που έχει σχεδιαστεί για να χειρίζεται μια ευρεία ποικιλία καθηκόντων, συμπεριλαμβανομένων των υπολογισμών, των λογικών λειτουργιών και της διαχείρισης των πόρων του συστήματος. Υπερέχει στην εκτέλεση οδηγιών διαδοχικά και λαμβάνοντας αποφάσεις. Σκεφτείτε το ως τον εγκέφαλο του υπολογιστή.

* Αρχιτεκτονική: Διαθέτει σχετικά μικρό αριθμό εξαιρετικά αποδοτικών πυρήνων σχεδιασμένων για σύνθετες, διαδοχικές εργασίες. Αυτοί οι πυρήνες έχουν μεγάλες κρυφές μνήμες και εξελιγμένα σύνολα διδασκαλίας βελτιστοποιούνται για ευελιξία και ακρίβεια.

* δυνατότητες: Εξαιρετική κατά τη διαχείριση σύνθετων υπολογισμών μεμονωμένα, διαχείριση πολλαπλών εργασιών, λειτουργίας λειτουργικών συστημάτων και εκτέλεση εφαρμογών που απαιτούν ακριβή ροή ελέγχου.

* Πλεονεκτήματα: Υψηλή ταχύτητα ρολογιού (για μεμονωμένους πυρήνες), ευελιξία, σύνθετη εκτέλεση διδασκαλίας.

* Αδυναμία: Σχετικά αναποτελεσματική στην παράλληλη επεξεργασία πολλών απλών οδηγιών.

GPU (μονάδα επεξεργασίας γραφικών):

* Λειτουργία: Ένας εξειδικευμένος επεξεργαστής που έχει σχεδιαστεί για να χειρίζεται γρήγορα και να μεταβάλλει τη μνήμη για να επιταχύνει τη δημιουργία εικόνων σε ένα buffer πλαισίου που προορίζεται για έξοδο σε μια συσκευή οθόνης. Είναι πολύ παράλληλο στη φύση.

* Αρχιτεκτονική: Διαθέτει έναν τεράστιο αριθμό απλούστερων, πιο εξειδικευμένων πυρήνων που έχουν σχεδιαστεί για παράλληλη επεξεργασία. Αυτοί οι πυρήνες έχουν μικρότερες αποθήκες και ένα απλούστερο σύνολο οδηγιών, εστιάζοντας στην αποτελεσματική επανάληψη των εργασιών.

* δυνατότητες: Εξαιρετική κατά την εκτέλεση πολλών απλών υπολογισμών ταυτόχρονα, ιδανικά για εργασίες που μπορούν να αναλυθούν σε πολλές ανεξάρτητες, παράλληλες διαδικασίες. Αυτό τους καθιστά απίστευτα ισχυρό για την απόδοση γραφικών, την επεξεργασία βίντεο, τις επιστημονικές προσομοιώσεις και τη μηχανική μάθηση.

* Πλεονεκτήματα: Ο μαζικός παραλληλισμός, η υψηλή απόδοση για απλούς υπολογισμούς, εξαιρετική για παράλληλα καθήκοντα δεδομένων.

* Αδυναμία: Η μεμονωμένη απόδοση του πυρήνα είναι σχετικά χαμηλή σε σύγκριση με τις CPU, που δεν είναι κατάλληλες για πολύπλοκες, διαδοχικές εργασίες που απαιτούν εξελιγμένη ροή ελέγχου.

αναλογία:

Φανταστείτε ότι πρέπει να χτίσετε ένα μεγάλο κάστρο Lego.

* CPU: Ένας εξειδικευμένος αρχιτέκτονας που σχεδιάζει σχολαστικά και χτίζει κάθε τμήμα ξεχωριστά, εξασφαλίζοντας τέλεια ακρίβεια και περίπλοκες λεπτομέρειες. Αργή αλλά πολύ ακριβής.

* GPU: Μια μεγάλη ομάδα εργαζομένων, κάθε κτίριο ένα μικρό, πανομοιότυπο μέρος του κάστρου ταυτόχρονα. Πολύ πιο γρήγορα συνολικά, αλλά κάθε εργαζόμενος είναι λιγότερο εξειδικευμένος από τον αρχιτέκτονα.

Εν ολίγοις: Οι CPU είναι jack-of-all-trades, κύριοι κανένας, ενώ οι GPU είναι κύριοι παράλληλης επεξεργασίας, αλλά λιγότερο ευέλικτοι. Τα σύγχρονα συστήματα συχνά αξιοποιούν τόσο τη βέλτιστη απόδοση, με την CPU να χειρίζεται τις πολύπλοκες πτυχές ελέγχου όσο και την GPU να επιταχύνει τα υπολογιστικά εντατικά καθήκοντα.