操作系統(tǒng)中GPU、CPU兩者之間的區(qū)別有哪些

這篇文章主要介紹操作系統(tǒng)中GPU、CPU兩者之間的區(qū)別有哪些，文中介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

1. CPU即中央處理器

CPU( Central Processing Unit, 中央處理器)就是機(jī)器的“大腦”，也是布局謀略、發(fā)號(hào)施令、控制行動(dòng)的“總司令官”。

CPU的結(jié)構(gòu)主要包括運(yùn)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(jiǎn)單來說就是：計(jì)算單元、控制單元和存儲(chǔ)單元

2. GPU即圖形處理器。

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(gè)人電腦、工作站、游戲機(jī)和一些移動(dòng)設(shè)備(如平板電腦、智能手機(jī)等)上運(yùn)行繪圖運(yùn)算工作的微處理器。

為什么GPU特別擅長(zhǎng)處理圖像數(shù)據(jù)呢?這是因?yàn)閳D像上的每一個(gè)像素點(diǎn)都有被處理的需要，而且每個(gè)像素點(diǎn)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(duì)簡(jiǎn)單，有數(shù)量眾多的計(jì)算單元和超長(zhǎng)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(dú)工作，必須由CPU進(jìn)行控制調(diào)用才能工作。CPU可單獨(dú)作用，處理復(fù)雜的邏輯運(yùn)算和不同的數(shù)據(jù)類型，但當(dāng)需要大量的處理類型統(tǒng)一的數(shù)據(jù)時(shí)，則可調(diào)用GPU進(jìn)行并行計(jì)算。

兩者區(qū)別：

從根本上說CPU和GPU它們的目的不同，且有不同側(cè)重點(diǎn)，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(dāng)你需要對(duì)大量數(shù)據(jù)做同樣的事情時(shí)，GPU更合適，當(dāng)你需要對(duì)同一數(shù)據(jù)做很多事情時(shí)，CPU正好。

然而在實(shí)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(yùn)算，如機(jī)器學(xué)習(xí)算法、挖礦、暴力破解密碼等，GPU會(huì)大幅提高計(jì)算效率。

• Cache, local memory： CPU > GPU

• Threads(線程數(shù)): GPU > CPU

• Registers: GPU > CPU  多寄存器可以支持非常多的Thread,thread需要用到register,thread數(shù)目大，register也必須得跟著很大才行。

• SIMD Unit(單指令多數(shù)據(jù)流,以同步方式，在同一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行同一條指令): GPU > CPU。

簡(jiǎn)單地說，CPU擅長(zhǎng)分支預(yù)測(cè)等復(fù)雜操作，GPU擅長(zhǎng)對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單操作。一個(gè)是復(fù)雜的勞動(dòng)，一個(gè)是大量并行的工作。

其實(shí)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(jì)，這些數(shù)據(jù)都是進(jìn)行相同的操作，要知道處理一大塊數(shù)據(jù)比處理一個(gè)一個(gè)數(shù)據(jù)更有效，執(zhí)行指令開銷也會(huì)大大降低，因?yàn)橐幚泶髩K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(jí)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(gè)數(shù)據(jù)上執(zhí)行單個(gè)指令。由于它只需要使用單個(gè)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(jí)GPU相差十倍以上，但它需要更大的指令集，更復(fù)雜的ALU(算術(shù)邏輯單元)，更好的分支預(yù)測(cè)，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(jìn)程，在CPU上肯定更為高效，你想每個(gè)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(zhǎng)處。

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