routech erklärt: Der Unterschied zwischen einer CPU und einer GPU

Routech.ro explică: Diferența dintre un procesor și un GPU
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CPUs und GPUs sind ziemlich ähnlich. Sie bestehen beide aus Hunderten von Millionen Transistoren und können Tausende von Operationen pro Sekunde verarbeiten. Aber was ist der Unterschied zwischen einer CPU und einer GPU?

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Was ist eine CPU?

Die CPU (Zentraleinheit) eines Computers wird häufig als “Gehirn” eines Computers bezeichnet. Es ist eine Sammlung von Millionen von Transistoren, die manipuliert werden können, um eine Vielzahl von Berechnungen durchzuführen. Eine Standard-CPU verfügt über einen bis vier Prozessorkerne, die zwischen 1 und 4 GHz getaktet sind.

Eine CPU ist leistungsstark, weil sie alles kann. Wenn ein Computer eine Aufgabe ausführen kann, liegt dies daran, dass die CPU dies kann. Programmierer erreichen dies durch breite Befehlssätze und lange Funktionslisten, die von allen CPUs gemeinsam genutzt werden.

Was ist eine GPU?

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Eine GPU (Grafikverarbeitungseinheit) ist ein spezieller Mikroprozessortyp. Es ist optimiert, um Grafiken anzuzeigen und sehr spezifische Rechenaufgaben auszuführen. Es läuft mit einer niedrigeren Taktrate als eine CPU, hat aber ein Vielfaches der Anzahl von Prozessorkernen.

Sie können sich eine GPU fast als eine spezialisierte CPU vorstellen, die für einen ganz bestimmten Zweck entwickelt wurde. Beim Video-Rendering geht es darum, immer wieder einfache mathematische Operationen durchzuführen, und genau das kann eine GPU am besten. Auf einer GPU werden Tausende von Prozessorkernen gleichzeitig ausgeführt. Jeder Kern ist zwar langsamer als ein CPU-Kern, aber so optimiert, dass er bei den grundlegenden mathematischen Operationen, die für das Rendern von Videos erforderlich sind, besonders effizient ist. Diese massive Parallelität macht GPUs in der Lage, die komplexen 3D-Grafiken zu rendern, die für moderne Spiele erforderlich sind.

Was ist der Unterschied zwischen einer CPU und einer GPU?

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Wenn eine CPU ein Leatherman ist, ist eine GPU ein sehr scharfes Messer. Sie können eine Sechskantschraube nicht mit einem Messer festziehen, aber Sie können definitiv einige Sachen schneiden.

Eine GPU kann nur einen Bruchteil der vielen Operationen ausführen, die eine CPU ausführt, aber dies mit unglaublicher Geschwindigkeit. Eine GPU verwendet Hunderte von Kernen, um zeitkritische Berechnungen für Tausende von Pixeln gleichzeitig durchzuführen, sodass komplexe 3D-Grafiken angezeigt werden können. So schnell eine GPU auch sein kann, sie kann nur wirklich „dumme“ Operationen ausführen.

Beispielsweise verfügt eine moderne GPU wie die Nvidia GTX 1080 über 2560 Shader-Kerne. Dank dieser Kerne können 2560 Befehle oder Operationen während eines Taktzyklus ausgeführt werden. Und wenn Sie die Pixel eines Bildschirms um ein Prozent heller machen müssen, ist das perfekt. Im Vergleich dazu kann eine Intel i5-Vierkern-CPU nur vier gleichzeitige Anweisungen pro Taktzyklus ausführen.

CPUs sind jedoch flexibler als GPUs. CPUs verfügen über einen größeren Befehlssatz, sodass sie einen größeren Aufgabenbereich ausführen können. CPUs laufen auch mit höheren maximalen Taktraten und können die Ein- und Ausgabe aller Computerkomponenten verwalten. Beispielsweise können CPUs den virtuellen Speicher organisieren und integrieren, was für die Ausführung eines modernen Betriebssystems unerlässlich ist. Das kann eine GPU einfach nicht.

Was ist mit der GPU-Berechnung?

Obwohl GPUs am besten zum Rendern von Videos geeignet sind, können sie technisch mehr. Die Grafikverarbeitung ist nur eine Art von sich wiederholender und hochparalleler Rechenaufgabe. Andere Aufgaben wie Bitcoin-Mining und Passwort-Cracking basieren auf denselben massiven Datensätzen und einfachen mathematischen Operationen. Aus diesem Grund verwenden einige Leute GPUs, um nicht grafische Operationen auszuführen. Dies ist am besten als “GPU-Berechnung” bekannt.

Fazit

CPUs und GPUs haben ähnliche Zwecke, sind jedoch für unterschiedliche Computeraufgaben optimiert. Ein effizienter Computer benötigt beides, um ordnungsgemäß zu funktionieren.

Bildnachweis: Mmanss (Eigene Arbeit)

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