در دنیای امروز که تکنولوژی پیشرفت زیادی داشته است، هر دستگاهی که کار محاسباتی انجام می‌دهد، CPU یا پردازنده دارد. CPU در هر دستگاهی مسئول انجام شدن تمام کارها است و هر کاری که دستگاه یا کامپیوتر انجام می‌دهد را اجرا میکند. تقریبا می‌توان گفت CPU مهم‌ترین قطعه یک دستگاه محاسباتی و کامپیوتر به شمار می‌رود. پردازنده موبایل، کامپیوتر، لپ تاپ و سایر دستگاه‌های دیگر، عملکردهای پردازشی را برای آن سیستم انجام می‌دهد و در واقع کامپیوتر و دستگاه ما بدون آن نمی‌تواند کار کند. GPU یک پردازنده تخصصی است که با انجام و محاسبات ریاضی تصاویر، گرافیک، انیمیشن‌ها، ویدئو دو بعدی و سه بعدی را ارائه می‌دهد. امروزه GPU کاربرد بیش‌تری نسبت به گذشته دارد و حتی از آن برای استخراج بیت کوین و دیگر ارزهای دیجیتال استفاده می‌شود. در ادامه به بررسی دقیق‌تر CPU و GPU و همچنین تفاوت CPU و GPU خواهیم پرداخت.
CPU چیست؟
برای پاسخ به پرسش CPU چیست؟ باید در ابتدا گفت که CPU مخفف central processing unit و به معنای واحد پردازش مرکزی است. پردازنده یا همان CPU یک مدار الکتریکی است که دستورالعمل‌هایی برای اجرای یک برنامه را اجرا میکند. پردازنده‌ها به مرور زمان در طراحی خود دچار تغییراتی شده‌اند. CPU مانند قلب یک دستگاه است که بدون آن کار کردن و اجرای برنامه‌ها ممکن نیست. برای انجام و اجرای هر برنامه‌ای مانند باز کردن مرورگر یک برنامه وجود دارد که این برنامه شامل یک سری دستورالعمل است که باید به ترتیب اجرا شود. CPU قادر به انجام میلیون‌ها دستورالعمل در هر ثانیه است. اما در یک لحظه و زمان فقط یک دستورالعمل را می‌تواند اجرا کند. در ابتدای کار، پردازنده یک ورودی را دریافت میکند. این ورودی می‌تواند از یک دستگاه مانند میکروفون، موس و… باشد یا از یک نرم افزار مانند سیستم عامل، مرورگر و دیگر برنامه‌ها باشد. بعد از دریافت کردن این ورودی، پردازنده چهار عمل را باید انجام دهد:
- گرفتن دستورالعمل از حافظه؛ این کار برای این انجام می‌شود که متوجه شود باید ورودی را چگونه مدیریت کند. در واقع به دنبال آدرس دستورالعمل در حافظه می‌گردد و این درخواست را به RAM ارسال میکند. CPU و RAM مدام در ارتباط با یکدیگر هستند.
- رمزگشایی یا Decode کردن دستورالعمل؛ در این مرحله دستورالعمل به شکلی که پردازنده بتواند آن را درک کند یعنی به صورت دودویی، ترجمه یا تبدیل می‌شود.
- اجرای دستورات داده شده
- ذخیره کردن نتیجه اجرای دستورالعمل در حافظه؛ برای اینکه بتوان آن را در صورت درخواست بازیابی کرد.
بعد از انجام مراحل بالا در نهایت دستورالعمل اجرا شده و یک خروجی ایجاد می‌شود. این خروجی می‌تواند تکان خوردن موس روی صفحه نمایش، پخش یک موسیقی از میکروفون و... باشد. فرآیند توضیح داده شده، چرخه واکشی نام دارد و پردازنده در ثانیه، میلیون‌ها بار آن را انجام می‌دهد.
هسته‌ها و بخش‌های مختلف CPU
پردازنده از دو بخش کلی تشکیل شده‌است:
- بخش کنترل یا CU: این بخش ورودی و خروجی را تنظیم و کنترل میکند.
- بخش محاسباتی یا ALU: در این بخش تمام محاسبات ریاضی و منطقی اتفاق می‌افتد.
قبلا هم گفتیم که در هر زمان پردازنده فقط یک دستور را می‌تواند اجرا کند. اجرای دستورات با کمک هسته‌ها اتفاق می‌افتد که در اصل همان هسته هم یک پردازنده است. دستگاه‌های مدرن و پیشرفته از چندین هسته درون پردازنده خود استفاده می‌کنند. حتما در مورد پردازنده موبایل و کامپیوتر، پردازنده چند هسته‌ای را شنیده‌اید. این حالت باعث می‌شود تا محاسبات خیلی سریع‌تر انجام شوند و دستورات بیش‌تری در گوشی موبایل، کامپیوتر و… به طور همزمان اجرا شوند.
GPU چیست؟
برای دانستن تفاوت CPU و GPU باید بدانیم که GPU چیست؟ و چه عملکردی دارد. GPU مخفف graphics processing unit و به معنای واحد پردازش گرافیکی است. همانطور که گفته شد با انجام محاسبات تصاویر، ویدئو، انیمیشن و… ارائه می‌دهد. در ابتدا مسئولیت این محاسبات نیز بر عهده CPU بود. اما برای اینکه فشار کم‌تری به پردازنده وارد شود و سرعت آن کاهش پیدا نکند، از GPU استفاده شد و این یک تفاوت CPU و GPU است. موارد استفاده GPU امروزه فراتر از ارائه تصاویر و ویدئو شده و در یادگیری عمیق و اشتراک گذاری کارهای پردازنده و استخراج ارزهای دیجیتال نیز کاربرد دارد. GPU ممکن است به صورت یکپارچه با یک CPU روی مادربورد یا کارت گرافیک یافت شود. از لحاظ ساختاری تفاوت CPU و GPU ناچیز است اما GPU برای محاسبات پیچیده‌تری طراحی شده‌است. پردازنده‌های گرافیکی از پردازش موازی برای اجرای دستورات استفاده می‌کنند.
پردازنده‌های گرافیکی در دو شکل گسسته و یکپارچه تولید می‌شوند. اکثر پردازنده‌های گرافیکی موجود در بازار یکپارچه هستند. برای بهره بردن از عملکرد حداکثری GPUهای گسسته از خنک اختصاصی استفاده می‌شود. با شنیدن نام GPU حتما یکی از کاربردهای جذاب آن به یادتان می‌آید؛ بله در حوزه گیم و بازی‌های ویدئو قدرت پردازنده گرافیکی برای وضوح بالاتر و نرخ نوسازی سریع‌تر تصویر بسیار مهم است. همچنین گرافیک بازی‌های ویدئویی به محاسبات فشرده و پیچیده‌ای نیاز دارد.
فرق بین CPU و GPU در چیست؟
اکنون و بعد از آشنایی و کسب اطلاعات می‌رسیم به پاسخ دادن به این سوال که فرق بین CPU و GPU در چیست؟ گفتیم که از نظر ساختار تفاوت CPU و GPU ناچیز است و هر دو تقریبا مشابه هستند. از دیگر تفاوت CPU و GPU این بود که GPU برای محاسبات پیچیده‌تر استفاده می‌شود. CPU برای پردازش دستورات یک دستگاه استفاده می‌شود؛ اما GPU مخصوص پردازش‌های گرافیکی و ارائه تصویر و ویدئو و به طور پیشرفته برای یادگیری ماشین است.
در کل تفاوت CPU و GPU در این است که CPU برای اجرای دستورهای مختلف و موازی کاری طراحی شده، اما GPU برای اجرای دستورات یکسان برای چندین داده طراحی و ساخته شده‌است. پردازنده گرافیکی به دلیل پردازش موازی، سریع‌تر از پردازنده معمولی بوده و می‌تواند چندین محاسبات را انجام دهد. پردازنده معمولی این قابلیت را به صورت تکی ندارد و در صورت چند هسته بودن امکان چندین محاسبه همزمان را پیدا میکند. تعداد ترانزیستورهای GPU نیز بیش‌تر است.
سخن پایانی
در این مقاله به بررسی تفاوت CPU و GPU و معرفی هر یک از آن‌ها پرداختیم. شرکت‌های مختلفی مانند AMD، NVIDIA، Intel، ARM Holdings و… پردازنده گرافیکی و معمولی تولید می‌کنند. تفاوت CPU و GPU باعث شده که کاربردهای هریک به طور جداگانه افزایش یافته و قدرتمند‌تر شوند. پردازنده گرافیکی به دو صورت گسسته و یکپارچه وجود داشت که GPU گسسته انرژی بیش‌تری مصرف میکند و گرمای بیش‌تری نیز تولید میکند. اما چون به طور مجزا است و منبع انرژی و حافظه‌ی جداگانه دارد، عملکرد بهتر و بالاتری نسبت به مدل پردازنده گرافیکی یکپارچه ارائه میکند. تفاوت CPU و GPU باعث سرعت و عملکرد بهتر دستگاه شده و بدون این دو قطعه دستگاه ما قادر به انجام کاری نخواهد بود.
منبع: freecodecamp
دیدگاه خود را بنویسید