什么是CPU和GPU？CPU和GPU的区别

什么是CPU？

CPU代表中央处理器(Central Processing Unit),CPU的功能是执行广泛的计算任务，例如运行操作系统、浏览网页、运行办公软件等。它拥有较少的处理单元，但每个单元非常强大和灵活，适用于处理复杂的控制流程和顺序任务。

CPU的组成结构

CPU的结构可以大致分为运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等。所谓运算逻辑部件，主要能够进行相关的逻辑运算，如：可以执行移位操作以及逻辑操作，除此之外还可以执行定点或浮点算术运算操作以及地址运算和转换等命令，是一种多功能的运算单元。而寄存器部件则是用来暂存指令、数据和地址的。控制部件则是主要用来对指令进行分析并且能够发出相应的控制信号。

集成电路在计算机内起到了调控信号的作用，根据用户操作指令执行不同的指令任务。中央处理器是一块超大规模的集成电路。它由运算器、控制器、寄存器等组成，如下图，关键操作在于对各类数据的加工和处理。

GPU和CPU是两种计算机处理器，它们都是为了处理计算机中的数据而存在的，但是这两种处理器在设计和用途上有很大的区别。

什么是GPU？

GPU代表图形处理器(Graphics Processing Unit),GPU的功能是处理图形和并行计算任务。最初设计用于图形处理，如游戏和动画渲染。它拥有大量的处理单元，被组织成多个并行计算单元，可以同时执行多个任务。除了图形处理，现代GPU也广泛应用于科学计算、机器学习和数据处理等领域。

GPU的组成结构

GPU图形处理器由以下器件组成:

(1)显示主芯片显卡的核心，俗称GPU，它的主要任务是对系统输入的视频信息进行构建和渲染。

(2)显示缓冲存储器用来存储将要显示的图形信息以及保存图形运算的中间数据;显示缓存的大小和速度直接影响着主芯片性能的发挥。 [4]

(3)RAMD/A转换器把二进制的数字转换成为和显示器相适应的模拟信号。

CPU和GPU的区别

1、作用不同

CPU是指中央处理器，他的作用偏向于调度、协调、管理，当然也有一定的计算能力。

GPU是指图像处理器，他的作用主要在图像处理及大型矩阵运算方面，比如学习算法等等。

2、结构不同

CPU的结构可以大致分为运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等。

GPU，是一块高度集成的芯片，其中包含了图形处理所必须的所有元件

3、缓存不同

CPU有大量的缓存结构，目前主流的CPU芯片上都有四级缓存，这些缓存结构消耗了大量的晶体管，在运行的时候需要大量的电力。

GPU的缓存就很简单，目前主流的GPU芯片最多有两层缓存，而且GPU可以利用晶体管上的空间和能耗做成ALU单元，因此GPU比CPU的效率要高一些。

4、响应方式不同

CPU要求的是实时响应，对单任务的速度要求很高，所以就要用很多层缓存的办法来保证单任务的速度。

GPU是把所有的任务都排好，然后再批处理，对缓存的要求相对很低。

5、应用方向不同

CPU所擅长的像操作系统这一类应用，需要快速响应实时信息，需要针对延迟优化，所以晶体管数量和能耗都需要用在分支预测、乱序执行、低延迟缓存等控制部分。

GPU适合对于具有极高的可预测性和大量相似的运算以及高延迟、高吞吐的架构运算。