W komputerach istnieją dwa różne procesory, CPU i GPU. Procesor lub jednostka centralna to główny rdzeń komputera, który przetwarza ogromną większość danych potrzebnych do uruchomienia komputera. GPU lub jednostka przetwarzania grafiki to dodatkowy procesor, który jest używany głównie do przetwarzania grafiki.
Projekt procesora
Procesor został zaprojektowany ze stosunkowo małą liczbą rdzeni przetwarzających, z naciskiem na przetwarzanie szeregowe o niskim opóźnieniu. Oznacza to, że procesory są zaprojektowane do wykonywania serii zadań tak szybko, jak to możliwe. Pojawienie się procesorów wielordzeniowych umożliwiło im wykonywanie wielu operacji jednocześnie, jeśli pozwala na to obciążenie pracą.
W przypadku procesora wielordzeniowego aplikacje mogą czerpać korzyści z jednoczesnego wykonywania wielu kroków dla ich logiki. Może to zapewnić podwojenie lub większą prędkość przetwarzania, w zależności od liczby rdzeni i tego, czy logika programu może je wszystkie wykorzystać
W wielu przypadkach logika pojedynczego procesu musi być ukończona w odpowiedniej kolejności i nie może być zrównoleglona między wieloma rdzeniami procesora. W takim przypadku wzrost prędkości nadal można zaobserwować w przypadku pojedynczego rdzenia procesora, ponieważ program może mieć dedykowany rdzeń przetwarzania, zamiast dzielić zasoby z resztą systemu.
Projekt GPU
GPU ma znacznie większą liczbę rdzeni i zazwyczaj działa z mniejszą prędkością, głównie ze względu na zarządzanie ciepłem. Duża liczba rdzeni przetwarzania wynika z tego, że procesory graficzne są zoptymalizowane pod kątem przetwarzania równoległego i bardzo wysokiej przepustowości.
Procesory graficzne są zwykle używane do renderowania grafiki, zwłaszcza w grach wideo. W tym scenariuszu procesor graficzny musi renderować całą scenę wiele razy na sekundę, aby wrażenia zadziałały. Moc obliczeniowa wymagana do przetwarzania poszczególnych elementów graficznych jest stosunkowo niska, ale na klatkę trzeba uruchomić tysiące procesów, a następnie dziesiątki klatek na sekundę.
CPU i GPU w komputerach
Wszystkie komputery mają jakąś formę GPU, ponieważ jest ona potrzebna do wyświetlania czegokolwiek na ekranie. W budżetowych i niektórych systemach średniej klasy zadanie to jest zazwyczaj wykonywane przez zintegrowany układ graficzny o stosunkowo niskim poborze mocy. Ten układ jest wbudowany w procesor, ale wykorzystuje własne rdzenie przetwarzania do wykonywania zadań graficznych.
Na komputerach o większej mocy, szczególnie tych, które są przeznaczone do obciążeń graficznych, procesor GPU jest rozdzielany na oddzielną kartę graficzną. W tej konfiguracji jest więcej miejsca na więcej rdzeni i innych komponentów. Dodatkowo oddzielenie dwóch głównych źródeł ciepła pozwala na lepsze ich chłodzenie, co dodatkowo zwiększa prędkość.
Oddzielne procesory GPU mogą być również używane do zadań innych niż przetwarzanie grafiki, ponieważ niektóre obciążenia są również dostosowane do wysokiej przepustowości i równoległości procesora graficznego. Uczenie maszynowe i niektóre obciążenia naukowe są często wykonywane na przykład na procesorach GPU.