CPU vs GPU
CPU, keskseadme akronüüm, on arvutisüsteemi aju, mis teostab arvutiprogrammi kaudu juhistena antud arvutusi. Seetõttu on protsessori omamine mõttekas ainult siis, kui teil on arvutisüsteem, mis on „programmeeritav“(et see saaks käske täita) ja peaksime arvestama, et protsessor on „keskne“protsessoriüksus, mis kontrollib teisi üksusi / arvutisüsteemi osad. Tänapäeva kontekstis asub protsessor tavaliselt ühes ränikiibis, mida nimetatakse ka mikroprotsessoriks. Teiselt poolt on graafikaprotsessori üksuse lühend GPU mõeldud arvutuslikult intensiivsete graafikatöötlusülesannete laadimiseks protsessorist. Selliste ülesannete lõppeesmärk on graafika projitseerimine kuvarile, näiteks monitorile. Arvestades, et sellised ülesanded on hästi teada ja konkreetsed,neid ei pea sisuliselt programmeerima ja lisaks sellele on sellised ülesanded oma olemuselt paralleelsed kuvarüksuste olemuse tõttu. Jällegi, praeguses olukorras, kus vähem võimekad graafikaprotsessorid asuvad tavaliselt samas ränikiibis, kust leiate protsessori (seda seadistust nimetatakse integreeritud GPU-ks), asuvad teised võimekamad ja võimsamad protsessorid nende enda ränikiibist, tavaliselt eraldi trükkplaadil (trükkplaat).
Mis on protsessor?
Terminit CPU kasutatakse arvutisüsteemides juba üle viie aastakümne ning see oli ainus töötlusüksus varajastes arvutites, kuni selle töötlemisvõimsuse täiendamiseks võeti kasutusele "muud" protsessorid (näiteks GPU-d). CPU kaks peamist komponenti on selle aritmeetiline loogikaüksus (aka ALU) ja juhtplokk (teise nimega CU). Protsessori ALU vastutab arvutisüsteemi aritmeetiliste ja loogiliste toimingute eest ning CU vastutab käsklusprogrammi mälust toomise, nende dekodeerimise ja teiste üksuste, näiteks ALU juhiste täitmise eest. Seetõttu vastutab keskprotsessori juhtplokk selle eest, et protsessor oleks "keskne" protsessor. Juhtelemendi mälust toomiseks tuleb CU-d salvestada programmidena mällu ja seetõttusellist juhendamissüsteemi tuntakse ka kui "salvestatud programme". Oleks selge, et CU ei täida juhiseid, vaid hõlbustab sama, suheldes õigete üksustega nagu ALU.
Mis on GPU (aka VPU)?
Mõiste Graphics Processing Unit (GPU) võttis üheksakümnendate lõpus kasutusele graafikaprotsessorite tootmisettevõte NVIDIA, kes väitis, et turustas 1999. aastal maailma esimest GPU-d (GeForce256). Wikipedia andmetel määratles NVIDIA GeForce256 ajal GPU kui järgmine: „integreeritud muundamise, valgustuse, kolmnurga seadistamise / lõikamise ja renderdamise ühe kiibiga protsessor, mis on võimeline töötlema vähemalt 10 miljonit polügooni sekundis”. Paar aastat hiljem andis NVIDIA rivaal ATI Graphics, teine sarnane ettevõte välja sarnase protsessori (Radeon300) visuaalse töötlemise üksuse nimega VPU. Kuid kuna on selge, et termin GPU on muutunud populaarsemaks kui termin VPU.
Praegu on GPU-d kasutusel kõikjal, näiteks manustatud süsteemides, mobiiltelefonides, personaal- ja sülearvutites ning mängukonsoolides. Kaasaegsed graafikaprotsessorid on graafikaga manipuleerimisel äärmiselt võimsad ja need muudetakse programmeeritavaks, et neid saaks kohandada erinevatele olukordadele ja rakendustele. Kuid ka praegu on tüüpilised GPU-d tehases programmeeritud nn püsivara kaudu. Üldiselt on GPU-d tõhusamad kui protsessorid algoritmide jaoks, kus suurte andmeplokkide töötlemine toimub paralleelselt. See on eeldatav, kuna GPU-d on loodud arvutigraafikaga manipuleerimiseks, mis on oma olemuselt äärmiselt paralleelsed.
Samuti on olemas uus kontseptsioon, mida nimetatakse GPGPU-ks (GPU-de üldotstarbeline arvutamine), et kasutada GPU-sid, et ära kasutada mõnes rakenduses (näiteks bioinformaatika) saadaolevat andmete paralleelsust ja seetõttu GPU-s graafikaga mitteseotud töötlemist. Kuid neid ei võeta selles võrdluses arvesse.
Mis vahe on protsessoril ja GPU-l?
• Kui protsessori kasutuselevõtu põhjendus on arvutisüsteemi aju, siis GPU on täiendava töötleva üksusena, mis tegeleb arvutite intensiivse graafika töötlemise ja töötlemisega, mis on vajalik graafika kuvarile kuvamiseks ühikut.
• Oma olemuselt on graafika töötlemine oma olemuselt paralleelne ja seetõttu saab seda lihtsalt paralleelselt ja kiirendada.
• Mitmetuumaliste süsteemide ajastul on protsessorid välja töötatud vaid mõne südamikuga, mis suudavad hakkama saada mõne tarkvaralõimega, mida saab rakendusprogrammis ära kasutada (käskude ja lõimetaseme paralleelsus). GPU-d on loodud sadade tuumadega, et kasutada ära olemasolevat paralleelsust.
