コンピュータに精通している人の中には、中央処理装置（別名CPU）とグラフィック処理装置（GPU）の違いをよく知っている人もいるかもしれませんが、私たちのほとんどは本当に1つだけを知っています。 GPUで処理されるより強力なグラフィック処理の一部を除くコンピューター処理。 ただし、それ以外にも、覚えておくべき重要な違いがかなりあります。
コンピューターの構築を検討している場合でも、コンピューター内部のコンポーネントをより深く理解したい場合でも、CPUとGPUの違いをいくつか覚えておいてください。
コンピューターの脳
もちろん、それに加えていくつかのトレードオフがあります。CPUはより汎用性が高く、コンピューターがスローする可能性のあるあらゆる種類のタスクを処理できる必要がありますが、GPUは実際に画像処理のみを処理する必要があります。そのために最適化できます。 つまり、グラフィックスには実行する必要のある数千の小さな計算が含まれているため、GPUはグラフィックスをより適切に処理できます。 一度に数個しか処理できない小さな方程式をCPUに送信する代わりに、GPUに送信して、一度に多くの方程式を処理できます。 これは、GPUが単一命令複数データ（SIMD）アーキテクチャ上に構築されており、GPUがデータの配列に対して操作を実行できるためです。 つまり、一連のデータが実行する必要のある操作のシーケンスと同じシーケンスを持っている場合、データのストリームでスケジュールされ、すべて一緒に処理されます。 基本的に、GPUは何千ものデータに対して同じ操作を実行するのに最適です。 SIMDアーキテクチャの詳細については、こちらをご覧ください。
ごく最近、新しいコンピューターチップも作成されました-APU、またはAccelerated Processing Unit。 これにより、CPUとGPUが1つのアーキテクチャに統合され、コンピューターが必要とするすべてのアクションが実行されます。 いいえ、統合グラフィックスプロセッサではありません。あらゆるものに対応する1つのプロセッサです。 これの利点は、CPUとGPU間の転送速度が低下し、消費電力がはるかに少ないことです。
スペック
- Intel Core i7-7500Uの基本クロック速度は2.70GHzで、コアあたり4つのスレッドを持つ2つの物理コアがあります。
- NVIDIA GTX1080 GPUは、1.60GHzの基本クロック速度と2560コアを備えています。
これらの仕様に基づいて、おそらく2つの重要な違いを見ることができます。CPUのクロック速度は高速ですが、GPUのコア数は多くなります。 言い換えれば、CPUは単一の計算を非常に迅速に処理するのに最適であり、GPUは時間がそれほど重要でない場合に複数の計算を処理するのに優れています。
実際、GPUは、金融モデリング、科学研究など、単純にグラフィックスをレンダリングすること以外にも使用されています。
もう1つの違いは、一般にプロセッサには独自のRAMがありませんが、GPUには多くの場合、VRAMと呼ばれるものがあることです。 このRAMは、同じチップに実装されているため、システムRAMよりも高速であることがよくありますが、通常はサイズがはるかに小さくなります。 GPUのVRAMが十分に大きくない場合、代わりにシステムRAMにリソースをロードしますが、前述のように、VRAMよりもかなり低速です。 ほとんどのグラフィックスカードには最大で4GB、 場合によっては 8GBのVRAMが含まれますが、グラフィックスがより激しくなり、仮想現実がより顕著になるにつれて、より多くのVRAMを搭載したカードが見られるようになります。
キャッシュ
CPUとGPUには他にも違いがあります。 たとえば、CPUには多数のキャッシュメモリを含むアーキテクチャがあり、CPUが一度に少数のスレッドのみを処理できるようにします。 一方、GPUは、コンピューターのシステムRAMからのより高いレイテンシーを補うことに専念するキャッシュメモリの量がはるかに少なくなります。 GPUの開発に伴い、シェーダーの指示など、より一般的なことを実行できるキャッシュがますます増えています。
結論
CPUとGPUには多くの違いがありますが、多くの類似点もあります。 最終的に、最良の結果を生み出すのは、実際にCPUとGPUが連携することです。真に強力なコンピューターには、優れたCPUと優れたGPUの両方が備わっています。
