詳解操作系統(tǒng)中GPU、CPU兩者之間的區(qū)別特點
2021-01-29 分類： 網(wǎng)站建設(shè)
今天主要介紹一下GPU、CPU和兩者之間的區(qū)別。
CPU( Central Processing Unit, 中央處理器)就是機器的“大腦”，也是布局謀略、發(fā)號施令、控制行動的“總司令官”。
詳解操作系統(tǒng)中GPU、CPU兩者之間的區(qū)別特點
CPU的結(jié)構(gòu)主要包括運算器（ALU, Arithmetic and Logic Unit）、控制單元（CU, Control Unit）、寄存器（Register）、高速緩存器（Cache）和它們之間通訊的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線。
簡單來說就是：計算單元、控制單元和存儲單元
GPU全稱為Graphics Processing Unit，中文為圖形處理器，就如它的名字一樣，GPU最初是用在個人電腦、工作站、游戲機和一些移動設(shè)備（如平板電腦、智能手機等）上運行繪圖運算工作的微處理器。
詳解操作系統(tǒng)中GPU、CPU兩者之間的區(qū)別特點
為什么GPU特別擅長處理圖像數(shù)據(jù)呢？這是因為圖像上的每一個像素點都有被處理的需要，而且每個像素點處理的過程和方式都十分相似，也就成了GPU的天然溫床。
GPU的構(gòu)成相對簡單，有數(shù)量眾多的計算單元和超長的流水線，特別適合處理大量的類型統(tǒng)一的數(shù)據(jù)。但GPU無法單獨工作，必須由CPU進行控制調(diào)用才能工作。CPU可單獨作用，處理復雜的邏輯運算和不同的數(shù)據(jù)類型，但當需要大量的處理類型統(tǒng)一的數(shù)據(jù)時，則可調(diào)用GPU進行并行計算。
從根本上說CPU和GPU它們的目的不同，且有不同側(cè)重點，也有著不同的性能特性，在某些工作中CPU執(zhí)行得更快，另一工作中或許GPU能更好。當你需要對大量數(shù)據(jù)做同樣的事情時，GPU更合適，當你需要對同一數(shù)據(jù)做很多事情時，CPU正好。
然而在實際應(yīng)用中，后一種情形更多，也就是CPU更為靈活能勝任更多的任務(wù)。GPU能做什么？關(guān)于圖形方面的以及大型矩陣運算，如機器學習算法、挖礦、暴力破解密碼等，GPU會大幅提高計算效率。
詳解操作系統(tǒng)中GPU、CPU兩者之間的區(qū)別特點
簡單地說，CPU擅長分支預測等復雜操作，GPU擅長對大量數(shù)據(jù)進行簡單操作。一個是復雜的勞動，一個是大量并行的工作。
其實GPU可以看作是一種專用的CPU，專為單指令在大塊數(shù)據(jù)上工作而設(shè)計，這些數(shù)據(jù)都是進行相同的操作，要知道處理一大塊數(shù)據(jù)比處理一個一個數(shù)據(jù)更有效，執(zhí)行指令開銷也會大大降低，因為要處理大塊數(shù)據(jù)，意味著需要更多的晶體管來并行工作，現(xiàn)在旗艦級顯卡都是百億以上的晶體管。
CPU呢，它的目的是盡可能快地在單個數(shù)據(jù)上執(zhí)行單個指令。由于它只需要使用單個數(shù)據(jù)單條指令，因此所需的晶體管數(shù)量要少得多，目前主流桌面CPU晶體管都是十億以下，和頂級GPU相差十倍以上，但它需要更大的指令集，更復雜的ALU(算術(shù)邏輯單元)，更好的分支預測，更好的虛擬化架構(gòu)、更低的延遲等等。
另外，像我們的操作系統(tǒng)Windows，它是為x86處理器編寫的，它需要做的任務(wù)執(zhí)行的進程，在CPU上肯定更為高效，你想每個線程的任務(wù)并不相同，基本上難以并行化，完全發(fā)揮不了GPU的長處。
總而言之，CPU和GPU因為最初用來處理的任務(wù)就不同，所以設(shè)計上有不小的區(qū)別。CPU的運算速度取決于請了多么厲害的教授。教授處理復雜任務(wù)的能力是碾壓小學生的，但是對于沒那么復雜的任務(wù)，還是頂不住人多。當然現(xiàn)在的GPU也能做一些稍微復雜的工作了，相當于升級成初中生高中生的水平。但還需要CPU來把數(shù)據(jù)喂到嘴邊才能開始干活，最終還是靠CPU來管的。
本文題目：詳解操作系統(tǒng)中GPU、CPU兩者之間的區(qū)別特點
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