Tietokoneissa on kaksi erillistä prosessoria, CPU ja GPU. CPU tai keskusyksikkö on tietokoneen pääydin, se käsittelee suurimman osan tietokoneen käyttämiseen tarvittavista tiedoista. GPU tai Graphics Processing Unit on toissijainen prosessori, jota käytetään ensisijaisesti grafiikan käsittelyyn.
CPU suunnittelu
Prosessori on suunniteltu suhteellisen pienellä määrällä prosessointiytimiä, ja siinä keskitytään alhaisen latenssin sarjakäsittelyyn. Tämä tarkoittaa, että prosessorit on suunniteltu suorittamaan sarja tehtäviä mahdollisimman nopeasti. Moniytimisprosessorien tulo on antanut niille mahdollisuuden suorittaa useita toimintoja samanaikaisesti, missä työkuorma sen sallii.
Jos kyseessä on moniytiminen prosessori, sovellukset voivat hyötyä useiden logiikkavaiheiden suorittamisesta samanaikaisesti. Tämä voi kaksinkertaistaa tai enemmän prosessointinopeutta riippuen ytimien määrästä ja siitä voiko ohjelmalogiikka hyödyntää niitä kaikkia
Monissa tapauksissa yhden prosessin logiikka on suoritettava loppuun järjestyksessä, eikä sitä voida rinnastaa useiden prosessoriytimien kesken. Tässä tapauksessa nopeuden kasvu voidaan silti nähdä yhden ytimen prosessorin yli, koska ohjelmalla voi olla erillinen prosessointiydin sen sijaan, että sen tarvitsee jakaa resurssia muun järjestelmän kanssa.
GPU-suunnittelu
Grafiikkasuoritin on suunniteltu paljon suuremmalla ydinmäärällä ja se toimii tyypillisesti pienemmillä nopeuksilla, pääasiassa lämmönhallintasyistä. Suuri prosessointiytimien määrä johtuu siitä, että GPU: t on optimoitu rinnakkaiskäsittelyyn ja erittäin korkeaan suorituskykyyn.
Grafiikkasuorittimia käytetään tyypillisesti grafiikan tuottamiseen, erityisesti videopeleissä. Tässä skenaariossa GPU: n on renderöitävä koko kohtaus monta kertaa sekunnissa, jotta kokemus toimisi. Yksittäisten grafiikkaelementtien käsittelyyn vaadittava prosessointiteho on suhteellisen alhainen, mutta tuhansia prosesseja on suoritettava kehystä kohden ja sitten kymmeniä kehyksiä sekunnissa.
CPU: t ja GPU: t tietokoneissa
Kaikissa tietokoneissa on jonkinlainen GPU, koska sitä tarvitaan kaiken näyttämiseen näytöllä. Budjetti- ja joissakin keskitason järjestelmissä tämän tehtävän suorittaa yleensä suhteellisen pienitehoinen integroitu näytönohjain. Tämä siru on sisäänrakennettu prosessoriin, mutta se käyttää omia prosessointiytimiä grafiikan työkuormien suorittamiseen.
Tehokkaissa tietokoneissa, erityisesti sellaisissa, jotka on suunniteltu grafiikkatyökuormille, GPU-prosessori on erotettu erilliselle näytönohjaimelle. Tässä kokoonpanossa on enemmän tilaa useammalle ytimelle ja muille komponenteille. Lisäksi kahden ensisijaisen lämmönlähteen erottaminen mahdollistaa niiden molempien jäähdytyksen paremmin, mikä lisää nopeuksia entisestään.
Erillisiä GPU: ita voidaan käyttää myös muihin tehtäviin kuin grafiikan käsittelyyn, koska tietyt työkuormat sopivat myös GPU: n korkeaan suorituskykyyn ja rinnakkaisuuteen. Koneoppiminen ja jotkin tieteelliset työmäärät suoritetaan yleensä esimerkiksi GPU: illa.