MTEの説明：CPUとGPUの違い

CPUとGPUは非常に似ています。どちらも数億個のトランジスタでできており、1秒間に数千回の動作を処理できます。しかし、CPUとGPUの違いは何ですか？

CPUとは何ですか？

コンピューターのCPU（中央処理装置）は、コンピューターの「頭脳」と呼ばれることがよくあります。これは、さまざまな計算を実行するために操作できる数百万のトランジスタのコレクションです。標準のCPUには、1〜4GHzの範囲でクロックされる1〜4個のプロセッシングコアがあります。

CPUはすべてを実行できるため、強力です。コンピューターがタスクを実行できる場合、それはCPUがタスクを実行できるためです。プログラマーは、すべてのCPUで共有される幅広い命令セットと長い機能リストを通じてこれを実現します。

GPUとは何ですか？

GPU（グラフィックスプロセッシングユニット）は、特殊なタイプのマイクロプロセッサです。グラフィックを表示し、非常に特殊な計算タスクを実行するように最適化されています。 CPUよりも低いクロック速度で動作しますが、処理コアの数は何倍にもなります。

GPUは、非常に特定の目的のために構築された専用のCPUとほぼ考えることができます。ビデオレンダリングとは、単純な数学演算を何度も繰り返すことであり、GPUが得意とするのはそれです。 GPUには、数千のプロセッシングコアが同時に実行されます。各コアはCPUコアよりも低速ですが、ビデオレンダリングに必要な基本的な数学演算で特に効率的になるように調整されています。この大規模な並列処理により、GPUは最新のゲームに必要な複雑な3Dグラフィックスをレンダリングできるようになります。

CPUとGPUの違いは何ですか？

CPUがレザーマンの場合、GPUは非常に鋭いナイフです。ナイフで六角ボルトを締めることはできませんが、確実にいくつかのものを切ることができます。

GPUは、CPUが実行する多くの操作のほんの一部しか実行できませんが、信じられないほどの速度で実行します。 GPUは数百のコアを使用して、一度に数千ピクセルの時間に敏感な計算を行い、複雑な3Dグラフィックスを表示できるようにします。ただし、GPUは可能な限り高速で、実際には「ダム」操作しか実行できません。

たとえば、Nvidia GTX 1080のような最新のGPUには、2560個のシェーダーコアがあります。これらのコアのおかげで、1クロックサイクルの間に2560の命令または操作を実行できます。また、画面に相当するピクセルを1％明るくする必要がある場合は、それが最適です。比較すると、4コアのIntel i5 CPUは、クロックサイクルごとに4つの同時命令しか実行できません。

ただし、CPUはGPUよりも柔軟性があります。 CPUにはより大きな命令セットがあるため、より幅広いタスクを実行できます。 CPUは、より高い最大クロック速度でも動作し、コンピューターのすべてのコンポーネントの入力と出力を管理できます。たとえば、CPUは仮想メモリを整理して統合できます。これは、最新のオペレーティングシステムを実行するために不可欠です。これは、GPUが実現できることではありません。

GPU計算についてはどうですか？

GPUはビデオレンダリングに最適ですが、技術的にはさらに多くのことを実行できます。グラフィックス処理は、反復的で高度に並列化されたコンピューティングタスクの1種類にすぎません。ビットコインマイニングやパスワードクラッキングなどの他のタスクは、同じ種類の大規模なデータセットと単純な数学演算に依存しています。そのため、一部の人々はGPUを使用して非グラフィック操作を実行します。これは「GPU計算」として最もよく知られています。

結論

CPUとGPUの目的は似ていますが、さまざまなコンピューティングタスク用に最適化されています。効率的なコンピュータを正しく実行するには、両方が必要です。