CPU مغز کامپیوتر است و GPU روح آن! CPU و GPU دو اصطلاح رایج در حوزه کامپیوتر و فناوری هستند. با این حال، افراد بسیاری ممکن است تفاوت میان آن‌ها را ندانند. در طول دهه گذشته، GPU یا پردازنده گرافیکی از رایانه‌ها فراتر رفته‌اند و نقش بزرگی در رونق هوش مصنوعی داشته‌اند. آن‌ها به یک بخش کلیدی در ابر کامپیوترهای مدرن تبدیل شده‌اند و در صنعت گیمینگ حرف زیادی برای گفتن دارند. پردازنده‌های گرافیکی به شتاب‌دهنده‌هایی تبدیل شده‌اند که به انواع کارها از رمزگذاری گرفته تا شبکه و هوش مصنوعی سرعت می‌بخشند. حال بیایید به تفاوت CPU و GPU و مزایای استفاده از هرکدام نگاهی بیاندازیم.
تعریف CPU و GPU چیست؟
CPU که مخفف کلمه “واحد پردازش مرکزی” است که به اختصار “پردازنده” نامیده می‌شود. اجرای رایانه شما برعهده پردازنده است و تمام فرآیندهای رایانه را مدیریت می‌کند. در یک کلام، اگر CPU نداشته باشید، کامپیوتر هم نخواهید داشت!
GPU یا واحد پردازش گرافیکی که “کارت گرافیک” نیز نامیده می‌شود، گرافیک‌های روی صفحه نمایش را اجرا می‌کند. پردازنده گرافیکی نیز برای عملکرد رایانه حیاتی است و بدون آن چیزی روی صفحه نمایش خود نمی‌بینید. با این حال، آن‌ها همیشه به صورت مجزا در دسترس نیستند؛ بسیاری از CPU ها دارای GPU داخلی هستند. با این حال، کارت گرافیک فضای زیادی ندارد. اگر می‌خواهید از بازی‌ها یا نرم افزارهای گرافیکی پیشرفته مانند مدل سازی سه بعدی استفاده کنید، به گرافیک سطح بالا و در واقع یک GPU مجزا نیاز دارید.
چرا دو پردازنده متفاوت داریم؟
خب تا حدودی با تفاوت های CPU و GPU آشنا شدید. پردازنده‌ها از میلیون‌ها میلیون ترانزیستور کوچک با چندین هسته تشکیل شده‌اند و برای مدیریت پردازش کامپیوتر بسیار حائز اهمیت می‌باشند. اقدامات حیاتی مانند اجرای سیستم عامل و برنامه‌ها بدون آن امکان پذیر نخواهد بود. CPU همان چیزی است که سرعت کلی یک کامپیوتر را تعیین می‌کند. پردازنده‌های گرافیکی ماهیت تخصصی‌تری دارند. آن‌ها پردازش‌های بیشتری را به صورت موازی انجام می‌دهند. GPU برای استفاده در برنامه‌های گرافیکی و بازی استفاده می‌شود. این پردازنده‌ها در بسیاری از حوزه‌های دیگر مانند هوش مصنوعی و استخراج بیت‌کوین نیز کاربرد بسیاری دارند.
اصلی ترین تفاوت CPU و GPU در نحوه پردازش دستورالعمل‌های داده شده به آن‌هاست. از نظر انسانی، می‌توان گفت که CPU استاد انجام یک کار در هر زمان است، در حالی که GPU می‌تواند چندین کار را همزمان انجام دهد. CPU مجموعه‌ای از داده‌ها را به ترتیب پردازش می‌کند. پردازنده‌های گرافیکی می‌توانند داده‌ها را در واحدهای پردازشی متعددی که برای کارهای خاص طراحی شده‌اند، پخش کنند.
رابطه و تفاوت CPU و GPU
این که این دو مفهوم باهم متفاوت هستند به این معنی نیست که یکی از دیگری بهتر باشد. CPU می‌تواند همان محاسبات انجام شده توسط GPU را انجام دهد اما هر کدام از آن‌ها کاربرد خاصی در دنیای فناوری امروز ما دارند. افزایش عملکرد رایانه تنها با هماهنگی صحیح CPU و GPU امکان پذیر خواهد بود. GPU قرار نیست جایگزین CPU شود و پردازنده هنوز هم نقش اصلی محاسبات را ایفا می‌کند. این همان چیزی است که تصمیم می‌گیرد داده‌ها را پردازش یا به GPU منتقل کند. برای مثال، در حالی که یک CPU می‌تواند محاسبات یکسانی را انجام می‌دهد، GPU اغلب به دلیل نحوه طراحی آن استفاده می‌شود. در داخل GPU دستورالعمل‌های متعددی وجود دارد که می‌توانند دوباره استفاده شوند. این دستورالعمل‌ها طوری طراحی شده‌اند که به صورت موازی اجرا می‌شوند.
تفاوت CPU و GPU در نحوه کار آن‌ها
CPU و GPU به دلیل نحوه ساخت کارهای متفاوتی انجام می‌دهند. یک CPU فرآیندها را به صورت سریالی روی هسته‌های خود اجرا می‌کند. بیشتر پردازنده‌ها دارای 4 تا 8 هسته هستند، اگرچه CPU های سطح بالا می‌توانند تا 64 هسته داشته باشند. هنگامی که رایانه در حال اجراست، هر هسته یک فرآیند را به تنهایی اجرا می کند، مانند ثبت ضربه‌های کلید هنگام تایپ. هسته‌های دیگر تمام فرآیندهایی را که در Task Manager ویندوز شما اجرا می‌شوند، مدیریت می‌کنند.
GPU اما روشی متفاوتی برای محاسبات دارد. هنگامی که یک کار به آن‌ها داده می‌شود، GPU آن را به هزاران کار کوچک‌تر تقسیم می‌کند و سپس همه آن‌ها را به طور همزمان پردازش می‌کند؛ نه به ترتیب. به همین دلیل پردازنده‌های گرافیکی برای مدیریت فرآیندهای بزرگی که از بخش‌های کوچک زیادی مانند گرافیک‌های سه‌بعدی تشکیل شده‌اند، مناسب‌ترند.
اگرچه GPU در عملکرد پردازشی یک واحد محاسباتی ضعیف‌تر از CPU عمل می‌کند، تعداد زیادی از واحدهای محاسباتی می‌توانند همزمان باهم کار کنند و عملکرد آن در محاسبات زیاد بهتر از CPU است. به طور خلاصه، CPU برای عملیات پیچیده عالی است، در حالی که GPU در انجام عملیات ساده روی داده‌های بزرگ عملکرد قابل قبولی ارائه می‌دهد.
تفاوت CPU و GPU از نظر قدرت
اگرچه GPU هسته‌های بیشتری نسبت به CPU دارد، اما از نظر سرعت کلاک قدرت کمتری دارد. به طور معمول، سرعت کلاک GPU بین 500 تا 800 مگاهرتز با هسته‌های متراکم‌تر روی یک تراشه واحد است. برعکس، CPU امروزه می‌تواند با سرعت 3.5 تا 4 گیگاهرتز حرکت کند. پردازنده‌های گرافیکی به دلیل داشتن مجموعه دستورالعمل‌های محدود، تطبیق‌پذیری کمتری دارند. به این ترتیب، تعداد زیاد هسته‌های GPU و موازی‌سازی که انجام می‌دهند، می‌تواند قدرت کم آن‌ها را جبران کند.
تفاوت CPU و GPU از نظر حافظه
رم GPU حافظه اختصاصی است. این یک رابط بسیار گسترده با مسیرهای کوتاه و یک اتصال P2P است و به سرعت بسیار بالاتری نسبت به حافظه موجود در CPU دارد. رم CPU یک حافظه سیستم است و زمانی که با سرعت پایین کار می‌کند، باز هم به قدرت بیشتری برای پردازش نیاز دارد. از لحاظ طراحی داخلی، هر دوی این حافظه‌ها بسیار شبیه به یکدیگر هستند.
تفاوت CPU و GPU از نظر مدت زمان سوئیچ
زمان سوئیچ یا Context Switch Time به زبان ساده، مدت زمانی است که واحد پردازش برای اجرای یک فرآیند طول می‌کشد. جابجایی CPU میان چندین رشته نسبتا کند است؛ چرا که باید اطلاعات را در رجیسترها ذخیره کند. با بازیابی این اطلاعات در صورت نیاز، کش را پاکسازی کنید. این عملیات بخش بزرگی از منابع را مصرف می‌کند. از طرفی دیگر، هیچ سوئیچینگی در GPU وجود ندارد. آن‌ها معمولا فقط یک کار را در یک زمان مشخص اجرا می‌کنند.
مزایای CPU و GPU
CPU مزایای مختلفی دارد. آن‌ها سازگار و بادوامند. CPU ها به طور گسترده ساخته و عرضه می‌شوند و در نتیجه مقرون به صرفه می‌باشند. آن‌ها قادر به انجام مولتی تسک در رایانه هستند و با دقت بیشتری در محاسبات ریاضی کار می‌کنند. یک CPU قدرتمند می تواند از نظر عملکرد برای استفاده معمولی از یک کامپیوتر بهتر از یک GPU عمل کند. CPU ها معمولا حافظه کش گسترده‌ای دارند که به آن‌ها اجازه می‌دهد مجموعه وسیع‌تری از دستورالعمل‌های خطی را مدیریت کنند. آن‌ها می‌توانند محاسبات عمیق‌تر را مدیریت کنند که برای کارهای تخصصی اهمیت بسیاری پیدا کرده‌اند.
از طرفی دیگر، GPU از صدها هسته تشکیل شده است و می‌تواند عملیات موازی زیادی را انجام دهد. پردازنده‌های گرافیکی را می‌توان در هر جایی برای پردازش تصویر استفاده کرد. GPU با حافظه خود برای انجام تمام وظایف و پردازش‌های مرتبط با گرافیک ارائه می‌شود.
نتیجه گیری
CPU برای انجام طیف وسیعی از وظایف به کار گرفته می‌شود. GPU برای مالتی تسکینگ ساخته شده است و معمولا تنها یک وظیفه را پشتیبانی می‌کند: پردازش گرافیکی. تفاوت اصلی بین CPU و GPU این است که CPU کمترین تاخیر را همیشه در اولویت قرار می دهد. در مقابل، پردازنده‌های گرافیکی بر توان عملیاتی بالا تاکید دارند. اکنون که درک خوبی از تفاوت GPU و CPU دارید، می‌توانید به شیوه بهتری از این اجزا استفاده کنید.
