CPUs und GPUs sind ziemlich ähnlich. Sie bestehen beide aus Hunderten von Millionen von Transistoren und können Tausende von Operationen pro Sekunde verarbeiten. Aber was ist der Unterschied zwischen einer CPU und einer GPU?

Was ist eine CPU?

Die CPU (Central Processing Unit) eines Computers wird oft als "Gehirn" eines Computers bezeichnet. Es ist eine Sammlung von Millionen von Transistoren, die manipuliert werden können, um eine unglaubliche Vielfalt an Berechnungen durchzuführen. Eine Standard-CPU hat zwischen einem und vier Prozessorkernen, die zwischen 1 und 4 GHz getaktet sind.

Eine CPU ist leistungsfähig, weil sie alles kann. Wenn ein Computer in der Lage ist, eine Aufgabe zu erfüllen, liegt das daran, dass die CPU es kann. Programmierer erreichen dies durch breite Befehlssätze und lange Merkmalslisten, die von allen CPUs gemeinsam genutzt werden.

Was ist eine GPU?

Eine GPU (Graphics Processing Unit) ist eine spezielle Art von Mikroprozessor. Es ist optimiert, Grafiken anzuzeigen und sehr spezifische Rechenaufgaben zu erledigen. Es läuft mit einer niedrigeren Taktrate als eine CPU, hat aber eine viel größere Anzahl von Prozessorkernen.

Sie können sich fast eine GPU als eine spezialisierte CPU vorstellen, die für einen bestimmten Zweck gebaut wurde. Bei der Videowiedergabe geht es immer wieder darum, einfache mathematische Operationen durchzuführen, und genau dafür eignet sich eine GPU. Auf einer GPU werden Tausende von Prozessorkernen gleichzeitig ausgeführt. Jeder Kern ist zwar langsamer als ein CPU-Kern, ist jedoch auf die grundlegenden mathematischen Operationen für das Video-Rendering besonders effizient abgestimmt. Diese enorme Parallelität macht GPUs in der Lage, komplexe 3D-Grafiken zu erstellen, die für moderne Spiele erforderlich sind.

Was ist der Unterschied zwischen einer CPU und einer GPU?

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

Eine GPU kann nur einen Bruchteil der vielen Operationen ausführen, die eine CPU ausführt, aber das mit unglaublicher Geschwindigkeit. Eine GPU verwendet hunderte von Kernen, um zeitgenaue Berechnungen für Tausende von Pixeln gleichzeitig durchzuführen, wodurch komplexe 3D-Grafiken dargestellt werden können. So schnell wie eine GPU gehen kann, kann sie nur "dumme" Operationen ausführen.

Zum Beispiel hat eine moderne GPU wie die Nvidia GTX 1080 2560 Shader-Kerne. Dank dieser Cores können 2560 Anweisungen oder Operationen während eines Taktzyklus ausgeführt werden. Und wenn Sie die Pixelanzahl eines Bildschirms um ein Prozent heller machen müssen, ist das perfekt. Im Vergleich dazu kann eine Intel i5-CPU mit vier Kernen nur vier simultane Befehle pro Taktzyklus ausführen.

CPUs sind jedoch flexibler als GPUs. CPUs haben einen größeren Befehlssatz, so dass sie eine größere Anzahl von Aufgaben ausführen können. CPUs laufen auch mit höheren maximalen Taktgeschwindigkeiten und sind in der Lage, die Eingabe und Ausgabe aller Komponenten eines Computers zu verwalten. Zum Beispiel können CPUs den virtuellen Speicher organisieren und integrieren, was für den Betrieb eines modernen Betriebssystems unerlässlich ist. Das kann eine GPU nicht erreichen.

Was ist mit der GPU-Berechnung?

Obwohl GPUs am besten für das Video-Rendering geeignet sind, sind sie technisch in der Lage, mehr zu leisten. Grafikverarbeitung ist nur eine Art sich wiederholender und hochparalleler Rechenaufgabe. Andere Aufgaben wie Bitcoin-Mining und Passwort-Cracking beruhen auf denselben massiven Datensätzen und einfachen mathematischen Operationen. Deshalb werden einige Leute GPUs verwenden, um nicht-grafische Operationen auszuführen. Dies ist am besten als "GPU-Berechnung" bekannt.

Fazit

CPUs und GPUs haben ähnliche Zwecke, sind aber für verschiedene Rechenaufgaben optimiert. Ein leistungsfähiger Computer muss beide ordnungsgemäß ausgeführt werden.

Bildnachweis: Mmanss (Eigene Arbeit)