CPUとGPUの違いは何ですか？

コンピューターには、CPUとGPUの2つの異なるプロセッサーがあります。CPU、または中央処理装置は、コンピューターのメインコアであり、コンピューターの実行に必要なデータの大部分を処理します。GPUまたはグラフィックスプロセッシングユニットは、主にグラフィックス処理に使用されるセカンダリプロセッサです。

CPU設計

CPUは、低レイテンシのシリアル処理に重点を置いて、比較的少数の処理コアで設計されています。これは、CPUが一連のタスクを可能な限り高速に実行するように設計されていることを意味します。マルチコアCPUの登場により、ワークロードが許す限り、複数の操作を同時に実行できるようになりました。

マルチコアCPUの場合、アプリケーションは、ロジックの複数のステップを同時に実行することでメリットを得ることができます。これにより、コアの数とプログラムロジックがそれらすべてを利用できるかどうかに応じて、処理速度が2倍以上になる可能性があります。

多くの場合、単一のプロセスのロジックを順番に完了する必要があり、複数のCPUコア間で並列化することはできません。この場合、プログラムはシステムの他の部分とリソースを共有する必要がなく、専用の処理コアを持つことができるため、シングルコアCPUで速度の向上が見られます。

GPU設計

GPUは、はるかに多くのコア数で設計されており、主に熱管理上の理由から、通常は低速で動作します。処理コア数が多いのは、GPUが並列処理と非常に高いスループット用に最適化されているためです。

GPUは通常、特にビデオゲームで、グラフィックのレンダリングに使用されます。このシナリオでは、エクスペリエンスを機能させるために、GPUはシーン全体を1秒間に何回もレンダリングする必要があります。個々のグラフィック要素を処理するために必要な処理能力は比較的低いですが、フレームごとに数千のプロセスを実行する必要があり、1秒あたり数十のフレームが必要になります。

コンピューターのCPUとGPU

画面に何かを表示するために必要なため、すべてのコンピューターには何らかの形式のGPUが搭載されています。予算および一部の中間層システムでは、このタスクは通常、比較的低電力の統合グラフィックスチップによって実行されます。このチップはCPUに組み込まれていますが、独自の処理コアを使用してグラフィックワークロードを実行します。

より高性能なコンピューター、特にグラフィックスワークロード用に設計されたコンピューターでは、GPUプロセッサーは個別のグラフィックスカードに分離されています。この構成では、より多くのコアやその他のコンポーネントのためのより多くのスペースがあります。さらに、2つの主要な熱源を分離することで、両方をより適切に冷却し、速度をさらに上げることができます。

特定のワークロードはGPUの高スループットと並列処理にも適しているため、ディスクリートGPUはグラフィックス処理以外のタスクにも使用できます。たとえば、機械学習や一部の科学的ワークロードは、一般的にGPUで実行されます。