CPU 與 GPU：有什麼區別？

已發表: 2022-01-29

如果您曾經構建過自己的計算機——或者甚至只是讀過它——你就會發現 CPU 和 GPU 是兩個截然不同的東西。但究竟有什麼區別，這在實踐中如何運作？

什麼是 CPU 和 GPU？

簡短的回答是 CPU 是中央處理器的縮寫，但也稱為“處理器”，它運行您的計算機。它是您設備的中心樞紐，並管理使其運行的所有流程。如果你沒有 CPU，你就沒有電腦，只有最先進的鎮紙。

相關什麼是 CPU，它有什麼作用？

GPU 或圖形處理單元，也稱為“圖形卡”，運行屏幕上顯示的圖形。 GPU 對您的計算機的操作也至關重要，沒有它們，您的屏幕上將不會顯示任何內容。也就是說，它們並不總是必須是離散的或獨立的 GPU。許多 CPU，尤其是筆記本電腦，都內置了 GPU。

但是，這些集成顯卡並沒有太大的吸引力。如果您想為遊戲或高級圖形軟件（如 3D 建模器）運行高端圖形，您將需要一個獨立的 GPU。他們只是有更多的權力。

因為 CPU 是如此，嗯，中央，它們無處不在：沒有一個數字設備不會有它。智能手機和智能設備通常具有非常小的設備，不會產生大量的計算能力，而超級計算機將擁有龐大的 CPU 網絡，可以進行計算，讓你的手機在幾分鐘內冒煙。

離散 GPU 更加專業。它們通常只出現在面向遊戲玩家銷售的筆記本電腦和 PC 中——事實上，它們是最大的市場，因為當今大多數頂級遊戲都需要強大的圖形計算能力。視覺藝術家是 GPU 的另一大買家，因為他們需要快速詳細地渲染圖像，而集成到 CPU 中的 GPU 也無法做到這一點。

然而，使用 GPU 的不僅僅是遊戲玩家和藝術家。它們在機器學習和加密挖掘中也被大量使用，原因我們將很快介紹。

CPU 和 GPU 由於它們的構建方式而做不同的事情。 CPU 在其每個內核上連續運行進程——換句話說，一個接一個地運行。大多數處理器有 4 到 8 個內核，但高端 CPU 最多可以有 64 個。

相關什麼是 GPU？圖形處理單元解釋

當計算機運行時，每個內核或多或少都會自行運行一個進程，例如在打字時記錄您的擊鍵。當它這樣做時，其他內核將處理您在 Windows 任務管理器中看到的所有其他進程（或者它們將等待運行）。由於它按順序管理任務並將其大部分處理能力專用於每個任務，因此它以閃電般的速度運行並在運行的不同進程之間切換。

GPU 以不同的方式處理計算。當給定一個任務時，GPU 會將其細分為數千個較小的任務，然後一次處理所有這些任務，因此是並發的，而不是串行的。這使得 GPU 更適合處理由許多小部分組成的大型進程，例如 3D 圖形。

例如，在遊戲中，你看到的基本上是一個多邊形區域。每個多邊形都由 GPU 同時單獨填充，考慮到可能有數千個多邊形，GPU 的流暢性實際上令人印象深刻。當您的 GPU 在遊戲過程中出現故障時，您甚至可以親眼看到它，因為您會在屏幕上看到大塊紋理。

因為它們的工作方式如此不同，CPU 和 GPU 具有非常不同的應用程序。串行處理是計算機運行的原因。如果您嘗試使用並發進程運行 PC，則它不會很好地工作，因為很難細分鍵入文章或運行瀏覽器。 CPU 可以只為少數幾個任務提供大量功能，但結果是執行這些任務的速度要快得多。

另一方面，GPU 的效率比 CPU 高得多，因此更適合重複執行大量複雜的大型任務，例如在屏幕上放置數千個多邊形。如果你試圖用 CPU 來做到這一點，它就會停止運行，如果它甚至可以工作的話。

直到幾年前，CPU 運行計算機而 GPU 運行圖形的想法才確定下來。在那之前，除了遊戲或視覺處理（3D 圖形或圖像和視頻編輯）之外，您很少看到顯卡用於其他任何用途。

然而，由於我們使用計算機的方式發生了兩個重要變化，這在過去幾年中發生了巨大變化。第一個是機器學習（也稱為深度學習），由於其管理數據的方式，它需要密集的並發處理。

正如本文更詳細地解釋的那樣，深度學習算法處理的每一位信息都會經過幾個過濾器，稱為權重。考慮到有很多過濾器和大量數據點，通過 CPU 運行它需要很長時間。 GPU 更適合這項任務。

出於類似的原因，GPU 在挖掘加密貨幣時也很受歡迎。要獲得新硬幣，您通常需要求解一個複雜的密碼方程，該方程將解鎖區塊鏈的下一部分。蠻力是這裡的關鍵詞，因為你對這些方程之一的處理能力越強，快速求解它的機會就越大。

與 CPU 相比，GPU 具有兩倍的優勢，因為它們不僅可以通過更高效的方式帶來更多的處理能力，而且還配備了專門的數學處理器，稱為算術邏輯單元 (ALU)。 ALU 有助於更快地渲染圖形，但對於任何希望解決複雜數學問題的人來說也是天賜之物。

事實上，GPU 在加密礦工中變得如此受歡迎，以至於它們導致全球顯卡短缺，在 2021 年 12 月撰寫本文時，這種短缺幾乎沒有緩解。自從顯卡僅用於遊戲玩家。