Когда дело доходит до понимания ключевых компонентов современных вычислений, центральный процессор (ЦП) и графический процессор (ГП) являются двумя очень важными аспектами. Оба играют важную роль в вашем компьютере, но их функции и оптимизация существенно различаются в зависимости от различных задач и приложений.
Что такое процессор?
Мозг компьютера
Проще говоря, процессор обычно называют мозгом компьютера. Он выполняет большинство задач обработки внутри системы и может выполнять инструкции как аппаратного, так и программного обеспечения, обеспечивая бесперебойную работу операционной системы, приложений и пользовательских команд. Процессоры имеют относительно небольшое количество мощных ядер, обычно от 2 до 16 в процессорах потребительского уровня. Однако есть некоторые, которые противостоят этой тенденции, например AMD Threadripper и высокопроизводительные серверные процессоры.
В процессоре ядра обычно работают на высоких скоростях и могут превышать 3 ГГц. Процессоры превосходно справляются с последовательной обработкой и универсальны, что делает их пригодными для широкого спектра вычислительных задач общего назначения. Даже в наши дни многие задачи ИИ по-прежнему выполняются центральным процессором, поскольку процессоры невероятно быстры для обработки общего назначения. Единственным недостатком является то, что они имеют ограниченное количество ядер и обычно могут обрабатывать только небольшой объем информации за цикл, просто эти циклы невероятно часты.
Что такое графический процессор?
Тысячи маленьких ядер
Напротив, графические процессоры специализируются на рендеринге изображений, видео и анимации, что делает их невероятно важными для игр, редактирования видео и научных вычислений. Графические процессоры могут похвастаться большим количеством меньших и менее мощных ядер, а современные графические процессоры могут иметь тысячи таких ядер. Например, Nvidia RTX 4090 имеет 16 384 ядра CUDA. Именно поэтому вы можете увидеть, что ЦП имеет встроенную графику вместо того, чтобы выполнять графику непосредственно на ЦП, поскольку выполнение графики непосредственно на ЦП практически невозможно. Это не значит, что вы не можете этого сделать, но вам действительно не следует этого делать.
При этом каждое ядро графического процессора работает на более низкой тактовой частоте по сравнению с центральным процессором, а большое количество ядер позволяет графическим процессорам выполнять множество операций одновременно. Эта возможность параллельной обработки делает графические процессоры особенно эффективными для задач, которые можно разделить на более мелкие параллельные операции, таких как рендеринг графики или выполнение сложных вычислений в машинном обучении и моделировании. Обычно они состоят из матричных вычислений и тому подобного, которые представляют собой сложные математические уравнения, но в конечном итоге их легко выполнить изолированно на компьютере.
Именно из-за большого количества ядер вы часто будете видеть рабочие нагрузки искусственного интеллекта, ориентированные на графические процессоры, а не на центральные процессоры или NPU, поскольку высокопроизводительный графический процессор может выполнять тысячи параллельных операций одновременно. Именно поэтому графические процессоры невероятно ценны в приложениях искусственного интеллекта и почему компании покупают столько, сколько могут в данный момент получить.
Каковы различия между процессором и графическим процессором?
Это больше, чем просто ядра
Источник: AMD
Когда мы говорим о различиях между процессорами и графическими процессорами, их различают не только ядра, даже если это самая большая разница. Фактически, эти архитектурные различия распространяются и на использование памяти.
В ЦП он обычно имеет доступ к большому объему высокоскоростной кэш-памяти, что снижает задержку и ускоряет обработку. Здесь вы услышите о таких вещах, как кеш L1 и кеш L2. С другой стороны, графические процессоры используют высокоскоростную видеопамять (VRAM), оптимизированную для управления значительными объемами данных, необходимыми для рендеринга визуальных эффектов.
Это различие в управлении памятью ясно иллюстрирует разницу между двумя видами использования: процессоры решают широкий спектр задач, а графические процессоры точно настроены для конкретных распараллеливаемых рабочих нагрузок. Это не значит, что графические процессоры не имеют кешей L1 и L2, они есть, но эти кеши на ЦП физически ближе друг к другу, чем на графическом процессоре, благодаря чему кеш ЦП имеет меньшую задержку, а также, как правило, к нему быстрее получить доступ. .
Кроме того, энергопотребление этих компонентов также сильно различается. Как правило, процессоры потребляют меньше энергии, чем высокопроизводительные графические процессоры (если только это не Intel Core i9-14900KS), которые могут потреблять значительную мощность при больших нагрузках, например, во время интенсивных игр или сеансов рендеринга. Несмотря на это, оба компонента необходимы. Центральные процессоры выступают в качестве универсального центра вычислений, а графические процессоры являются специализированной электростанцией для параллельной обработки.
Вам нужен и процессор, и графический процессор?
Да, но это сложно
На вашем ПК вам понадобятся и процессор, и графический процессор, но графический процессор не обязательно должен быть выделенной картой, которую вы вставляете в слот PCI. Ваш процессор может иметь встроенный графический процессор, способный обрабатывать базовую (а иногда и более интенсивную) графику. В этом случае вам просто нужен процессор, но это потому, что графический процессор уже встроен в ваш процессор. Большинство офисных ПК потребительского уровня не будут иметь выделенного графического процессора и вместо этого будут полагаться на встроенную графику Intel или AMD.
Фактически, почти все игровые портативные компьютеры полагаются на встроенную графику процессоров, на которых они работают. Вам понадобится графический процессор даже для самой простой графики в Windows, но «графическим процессором» может быть что угодно, что обрабатывает графику.
Тогда возникает вопрос: нужен ли вам выделенный графический процессор? Ответ здесь зависит от того, что вы планируете делать на своем компьютере. Если вы геймер, которому нужна высокая частота обновления и улучшенные настройки графики при больших разрешениях, вам понадобится один из лучших графических процессоров, которые вы можете получить. Однако если вы обычный геймер, то вопрос все еще немного неясный. В настоящее время вы можете обойтись множеством встроенных графических опций, поэтому мы рекомендуем проверить, как аппаратное обеспечение, которое вы рассматриваете, работает в играх, в которые вы хотите играть.
