Was ist der Unterschied zwischen der CPU und der GPU?

Während einige der Computer-versierteren unter uns die Unterschiede zwischen einer zentralen Verarbeitungseinheit (AKA-CPU) und der Grafikverarbeitungseinheit (GPU) gut kennen, wissen die meisten von uns nur eines: Die CPU verarbeitet die meisten die Computer-Verarbeitung mit Ausnahme einiger der intensiveren Grafikverarbeitung, die von der GPU behandelt wird. Darüber hinaus sind jedoch einige wichtige Unterschiede zu beachten.

Egal, ob Sie einen Computer bauen möchten oder nur ein tieferes Verständnis der Komponenten in Ihrem Computer wünschen, hier sind einige der Unterschiede zwischen einer CPU und einer GPU zu beachten.

Das Gehirn des Computers

Das Erste, woran man sich erinnern sollte, ist die Rolle jedes Chips - die CPU wird oft als Gehirn des Computers bezeichnet, und in vielen CPUs sind Grafikchips direkt integriert. Das liegt daran, dass die GPU wirklich nur da ist, um die CPU zu ergänzen. Wenn Ihr Motherboard oder Ihre CPU über Grafikfunktionen verfügt, benötigen Sie technisch gesehen überhaupt keine GPU - vielleicht möchten Sie auch eine, insbesondere, wenn Sie sich mit Spielen, Videobearbeitung oder Fotobearbeitung beschäftigen.

Natürlich gibt es auch einige Nachteile: Die CPUs müssen viel vielseitiger sein und alle Arten von Aufgaben bewältigen, die ein Computer mit sich bringen kann, während eine GPU eigentlich nur die Bildverarbeitung und damit auch die Bildverarbeitung übernehmen muss kann für diesen Zweck optimiert werden. Mit anderen Worten, GPUs können Grafiken besser verarbeiten, da Grafiken Tausende winziger Berechnungen enthalten, die ausgeführt werden müssen. Anstatt diese winzigen Gleichungen an die CPU zu senden, die jeweils nur wenige verarbeiten konnte, werden sie an die GPU gesendet, die viele von ihnen gleichzeitig verarbeiten kann. Dies liegt daran, dass eine GPU auf einer SIMD-Architektur (Single Instruction Multiple Data) basiert, die es der GPU ermöglicht, Vorgänge an Datenarrays durchzuführen. Das heißt, wenn ein Datensatz dieselbe Abfolge von Vorgängen aufweist, die er ausführen muss, werden sie in Datenströmen geplant und alle zusammen verarbeitet. Grundsätzlich eignen sich GPUs hervorragend, um denselben Vorgang mit Tausenden von Daten durchzuführen. Weitere Informationen zur SIMD-Architektur finden Sie hier.

In jüngster Zeit wurde auch ein neuer Computerchip geschaffen - die APU (Accelerated Processing Unit). Dadurch werden eine CPU und eine GPU zu einer Architektur zusammengefasst, die im Wesentlichen jede einzelne Aktion übernimmt, die Ihr Computer benötigt. Nein, es ist kein integrierter Grafikprozessor - es ist einfach ein Prozessor für alles. Dies hat den Vorteil, dass die Übertragungsrate zwischen der CPU und der GPU verringert wird und weitaus weniger Strom verbraucht wird.

Die Spezifikationen

Eine der besten Möglichkeiten, um den Unterschied zwischen einer CPU und einer GPU herauszufinden, ist die Betrachtung der technischen Daten. Werfen wir einen Blick auf einige der wichtigsten CPU- und GPU-Spezifikationen.

• Der Intel Core i7-7500U verfügt über eine Basistaktrate von 2, 70 GHz und 2 physische Kerne mit 4 Threads pro Kern.
• Die NVIDIA GTX1080 GPU hat eine Basistaktrate von 1, 60 GHz und kräftige 2560 Kerne.

Anhand dieser Spezifikationen können Sie wahrscheinlich zwei wesentliche Unterschiede erkennen: CPUs haben eine schnellere Taktrate, während GPUs mehr Kerne haben. Mit anderen Worten, CPUs sind am besten in der Lage, einzelne Berechnungen extrem schnell zu verarbeiten, während GPUs mehrere Berechnungen besser verarbeiten können, wenn die Zeit möglicherweise nicht so groß ist.

Tatsächlich werden GPUs immer häufiger nicht nur zum Rendern von Grafiken verwendet, sondern auch für Finanzmodelle, wissenschaftliche Untersuchungen und so weiter.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass Prozessoren im Allgemeinen keinen eigenen Arbeitsspeicher haben, GPUs jedoch häufig, und zwar den sogenannten VRAM. Dieser Arbeitsspeicher ist häufig schneller als der Systemarbeitsspeicher, da er auf demselben Chip implementiert ist, im Allgemeinen ist er jedoch viel kleiner. Wenn der VRAM auf einer GPU nicht groß genug ist, werden stattdessen Ressourcen in den System-RAM geladen. Wie bereits erwähnt, ist dies jedoch viel langsamer als der VRAM. Die meisten Grafikkarten enthalten höchstens 4 GB oder manchmal 8 GB VRAM. Je intensiver die Grafik wird und die virtuelle Realität an Bedeutung gewinnt, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass Karten mit mehr VRAM verwendet werden.

Zwischenspeicher

Es gibt noch andere Unterschiede zwischen der CPU und der GPU. Die CPU verfügt beispielsweise über eine Architektur mit viel Cache-Speicher, sodass die CPU nur wenige Threads gleichzeitig verarbeiten kann. Eine GPU hat andererseits eine viel geringere Menge an Cache-Speicher, der hauptsächlich dafür vorgesehen ist, eine höhere Latenz vom RAM des Computersystems auszugleichen. Im Zuge der Entwicklung von GPUs wurden immer größere Caches hinzugefügt, die viel allgemeinere Aufgaben ausführen können - beispielsweise Anweisungen für Shader.

Schlussfolgerungen

Zwar gibt es viele Unterschiede zwischen einer CPU und einer GPU, aber es gibt auch eine Menge Gemeinsamkeiten. Letztendlich ist es wirklich die Zusammenarbeit von CPU und GPU, die die besten Ergebnisse erzielt - ein wirklich leistungsstarker Computer hat sowohl eine gute CPU als auch eine gute GPU.