Em computadores, existem dois processadores distintos, uma CPU e uma GPU. Uma CPU, ou Unidade Central de Processamento, é o núcleo principal de um computador, ela processa a grande maioria dos dados necessários para executar o computador. Uma GPU ou Unidade de processamento gráfico é um processador secundário usado principalmente para processamento gráfico.
Design de CPU
Uma CPU é projetada com um número relativamente baixo de núcleos de processamento, com foco no processamento serial de baixa latência. Isso significa que as CPUs são projetadas para realizar uma série de tarefas o mais rápido possível. O advento de CPUs com vários núcleos permitiu que executassem várias operações simultaneamente, onde a carga de trabalho permitir.
No caso de uma CPU multinúcleo, os aplicativos podem se beneficiar de ter várias etapas para sua lógica executada simultaneamente. Isso pode fornecer o dobro ou mais da velocidade de processamento, dependendo do número de núcleos e se a lógica do programa pode tirar vantagem de todos eles
Em muitos casos, a lógica de um único processo deve ser concluída em ordem e não pode ser paralelizada em vários núcleos de CPU. Nesse caso, um aumento de velocidade ainda pode ser visto em uma CPU de núcleo único, pois o programa pode ter um núcleo de processamento dedicado, ao invés de ter que compartilhar o recurso com o resto do sistema.
Design de GPU
Uma GPU é projetada com uma contagem de núcleos muito maior e normalmente opera em velocidades mais baixas, principalmente por motivos de gerenciamento de calor. A grande contagem de núcleos de processamento ocorre porque as GPUs são otimizadas para processamento paralelo e rendimento muito alto.
As GPUs são normalmente usadas para renderização de gráficos, especialmente em videogames. Nesse cenário, uma GPU precisa renderizar uma cena inteira muitas vezes por segundo para que a experiência funcione. O poder de processamento necessário para processar elementos gráficos individuais é relativamente baixo, mas milhares de processos precisam ser executados por quadro e, em seguida, são necessários dezenas de quadros por segundo.
CPUs e GPUs em computadores
Todos os computadores possuem alguma forma de GPU, pois ela é necessária para exibir qualquer coisa na tela. No orçamento e em alguns sistemas intermediários, essa tarefa geralmente é executada por um chip gráfico integrado de potência relativamente baixa. Este chip está embutido na CPU, mas usa seus próprios núcleos de processamento para realizar cargas de trabalho gráficas.
Em computadores de alta potência, especialmente aqueles projetados para cargas de trabalho gráficas, o processador GPU é separado em uma placa gráfica discreta. Nesta configuração, há mais espaço para mais núcleos e outros componentes. Além disso, separar as duas fontes primárias de calor permite que ambas sejam resfriadas melhor, aumentando ainda mais as velocidades.
As GPUs discretas também podem ser usadas para outras tarefas além do processamento gráfico, pois certas cargas de trabalho também são adequadas para o alto rendimento e o paralelismo de uma GPU. O aprendizado de máquina e algumas cargas de trabalho científicas são comumente realizados em GPUs, por exemplo.