CPU vs GPU: ต่างกันยังไง และทำไมจึงสำคัญ?

CPU และ GPU เป็นอุปกรณ์สำคัญ 2 ตัวของระบบคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ แตการทำงานของทั้งสองแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง CPU (Central Processing Unit) คือ Microprocessor ใช้ Execute (ดำเนินการ) คำสั่งจากโปรแกรมตาม Operations เช่น Algorithms, Arithmetic, Logic, Control, Input, และ Output ในขณะที่ GPU (Graphics Processing Unit) เป็น Internal Device ใช้ Render (เรนเดอร์) ภาพบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ รากฐานของ CPU หมุนรอบ Low Latency (ความหน่วงต่ำ) ในขณะที่ GPU ต้องให้ High Performance (ประสิทธิภาพสูง) ตลอดเวลา

ทั้งสอง Term ต่างกันสิ้นเชิง แตเพื่อรันคอมพิวเตอร์ให้ได้ ทั้งสองมีความสำคัญเท่าเทียม ดังนั้น หากคุณวางแผนซื้อคอมพิวเตอร์เครื่องใหม่ คุณควรเข้าใจ ความแตกต่างระหว่าง CPU และ GPU อย่างพื้นฐาน

CPU (Central Processing Unit) คืออะไร?

CPU หรือ Central Processing Unit คือสมองของหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ที่ฝังตัว (Embedded Unit) ประกอบด้วย 2 หน่วยทำงาน - ALU และ CU

Arithmetic Logic Unit (ALU) ใช้เก็บ Temporary Data และคำนวณทางคณิตศาสตร์ ในขณะที่ Control Unit (CU) ใช้ทำหน้าที่ Sequencing (ลำดับ) และ Branching (การแบ่งทาง)

บริษัทแรกที่พัฒนา CPU คือ Intel ชื่อชิป 4004 ซึ่งเป็น CPU 4-bit แรก หลังจากนั้น พวกเขาออกแบบบน x86 Architecture ซึ่งกลายเป็นที่นิยม ต่อมา ARM นำเสนอ 32-bit Microprocessor ที่ Acorn Computers ผลิต

CPU ทำหน้าที่เป็นสมองในระบบคอมพิวเตอร์ เพราะต้องโต้ตอบกับส่วนอื่นๆ เช่น Memory และ Input/Output Unit หน้าที่ของ CPU คือ Execute ข้อมูลที่รับจาก Memory Control Unit บางครั้งต้องโต้ตอบกับ Input/Output Unit เพื่อรักษา Functionality ของระบบ

มันสร้าง Address, Data, และ Control Signals ขณะรับ Data, Status Signals และ Interrupts ด้วย System Bus System Bus คือการรวม Bus ต่างๆ เช่น Data, Address, และ Control Bus CPU มอบ Hardware Units ให้ Fast Cache มากกว่า และ Low ให้ Computation ซึ่งแตกต่างจาก GPU อย่างสิ้นเชิง

Function Of CPU (หน้าที่ของ CPU):

• Fetch Instructions (ดึงคำสั่ง)
• Interpret Instructions (ตีความคำสั่ง)
• Fetch the whole Data (ดึงข้อมูลทั้งหมด)
• Write Data (เขียนข้อมูล)
• Control the timing of information flow (ควบคุมเวลาการไหลของข้อมูล)
• Control the storage of data (ควบคุมการเก็บข้อมูล)
• Give commands to all components of the computer (สั่งงานทุกส่วนของคอมพิวเตอร์)
• Performs all the calculations (คำนวณทั้งหมด)

GPU (Graphics Processing Unit) / Graphics Card คืออะไร?

GPU หรือที่เรียกว่า Graphics Processing Unit คือ Special Processor ใช้แสดง Graphics บนหน้าจอ มักถูกรวมโดย CPU เพื่อ Share RAM กับระบบทั้งหมด GPU ถูก Regulate (ควบคุม) โดย CPU เหมือนส่วนอื่นๆ ของระบบคอมพิวเตอร์ ต้องการเพื่อ Experience (ประสบการณ์) High-end Graphics Display GPU แบบ Discrete (แยกต่างหาก) มี RAM ของตัวเอง เรียกว่า VRAM ใช้แสดง Video

Graphics Units ถูกนำเสนอครั้งแรกโดย Intel และ IBM ในปี 1980 GPU เดิมทำ Basic Functions เท่านั้น เช่น Area Filling, Alteration ของ Simple Images, Shape Drawing ฯลฯ อย่างไรก็ตาม Modern GPU Technology พัฒนามาก และวันนี้ GPU สามารถทำ Research และ Analysis ได้โดยไม่ต้องการ CPU GPU วันนี้ทำงาน Parallel (ขนาน) กับ CPU ใน GPU มี Processing Units หลายตัวรวมกัน โดยไม่มี Cache Coherency ไม่ผิดที่จะบอกว่า GPU Technology ปรับปรุงมากในไม่กี่ปีผ่านมา และ Revamped (ปรับปรุงใหม่) วิธีการแสดงผล

Functions Of GPU (หน้าที่ของ GPU):

• คำนวณเกี่ยวกับ 3D
• เฉพาะทางสำหรับ Display Functions
• Render Images, Video, และ Animations สำหรับหน้าจอคอมพิวเตอร์
• GPU ออกแบบมาเพื่อทำ Floating Point Operations

GPU และ Graphics Card คือสิ่งเดียวกันไหม?

ใช่และไม่ใช่ หนึ่งทำงานไม่ได้อีกหนึ่ง Graphics Card เป็น Chip บน Graphics Processing Unit และทั้งคู่ Enable (เปิดใช้งาน) ให้กันทำงาน เนื่องจากซื้อมาด้วยกัน 1 Unit จึงพบบ่อยที่เรียก GPU ว่า 'Graphics Card' แม้จะไม่ถูกต้องทาง Terminology (ศัพท์วิชา) แต่มองง่ายเพราะคุณจะไม่เห็น Modern GPU ไม่มี Graphics Card

ความแตกต่างหลักระหว่าง CPU และ GPU

Central Processing Unit คือ Mean (หลัก) Functioning Unit ของคอมพิวเตอร์ ในขณะที่ Graphics Processing Unit คือ Display Unit ของคอมพิวเตอร์ ทั้งสอง Unit แตกต่างกันสิ้นเชิง แตยังมีบางฟังก์ชันที่ Interfere (แทรกแซง) กัน ดังนั้น เพื่อสรุปให้ดีขึ้น มาเรียนรู้ Key Differences ของพวกเขา -

1. ความแตกต่างหลักของการทำงานทั้งสอง Processing Units อยู่ที่ Speed (ความเร็ว) ใน CPU ให้ Priority (ความสำคัญ) กับ Low Latency ใน GPU High Performance เป็น Must เพื่อ Render High-quality Display
2. การทำงานของ CPU Interactive (โต้ตอบ) มากเมื่อต้อง Process Series ของ Sequenced Instructions ในทางกลับกัน GPU Effective (มีประสิทธิภาพ) เมื่อต้อง Process Series ของ Parallel Instructions
3. คุณพบความแตกต่างใน Formation (การสร้าง) ของ CPU และ GPU ด้วย CPU ประกอบด้วย Less Powerful Cores (คอร์ที่อ่อนกว่า) ในขณะที่ GPU Formation 基于 (based on) Large Number ของ Weak Cores (คอร์อ่อนเยอะ)
4. บนพื้นฐาน Speed GPU ให้ Speed มากกว่า CPU และทำงานบน Parallel Instructions ที่เร็วกว่า Sequenced/Branched Instructions ที่ CPU เข้าใจ
5. แม้ CPU ต้องการ Memory มากกว่า GPU GPU สามารถ Process ด้วย Memory น้อยกว่า และทำงานเร็วกว่า CPU
6. ถ้าพูดถึง Main Features ของทั้งสอง Processor Units พวกเขามี Agendas (วาระ) ที่ต่างกันสิ้นเชิง Main Feature ของ CPU คือ Control Logics ของ Out-of-order และ Speculated Executions ในทางกลับกัน GPU มี Features ต่างๆ เพื่อสร้าง Architectural Structure สำหรับ Tolerance (ความทนทาน) ของ Memory Latency

ความแตกต่างทางสถาปัตยกรรมระหว่าง CPU และ GPU

ในมุมมอง Architecture (สถาปัตยกรรม) CPU ประกอบด้วย ALU (Arithmetic Logic Unit) Cores ใหญ่ไม่กี่ตัว สำหรับ General-purpose Processing พร้อม Cache Memory มาก และ Control Module ใหญ่หนึ่งตัว ที่จัดการ Software Threads ได้ไม่กี่ Threads ในเวลาเดียวกัน CPU ปรับให้เหมาะกับ Serial Operations เพราะ Clock สูงมาก ในขณะที่ GPU มี Small ALUs เยอะ, Small Control Modules, และ Small Cache GPU ปรับให้เหมาะกับ Parallel Operations

• GPU Compute Unit เรียบง่ายกว่า Modern Superscalar CPU Core มาก
• GPU Compute Unit ไม่ทำ Branch Prediction
• GPU Cores ทั้งหมด Execute คำสั่งเดียวกัน พร้อมกัน แต่ Operate (ทำงาน) บน Data ที่ต่างกัน (SIMD)
• CPU Core มี Massive Cache, Branch Prediction และ Higher Clock Speed

สรุป

หากคุณอยากรู้ว่า CPU สำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือ GPU เราสามารถบอกอย่างซื่อสัตย์ได้ว่า ไม่สามารถสรุปได้ว่าอันไหนดีกว่าระหว่าง CPU และ GPU เพราะการมีอยู่ของทั้งสอง Unit ขึ้นอยู่กับกันและกัน ไม่มี CPU GPU ไม่สามารถแสดง Graphics ได้ และไม่มี CPU GPU ไม่ได้รับคำสั่งเมื่อไหร่ควรผลิต Graphics ดังนั้น ทั้งสองเป็นส่วนสำคัญเท่าเทียมของระบบคอมพิวเตอร์ และคุณไม่สามารถลดทอนคุณภาพของใครได้ เพราะร่วมกันสร้าง Outcome (ผลลัพธ์) ที่ดีที่สุด

• Complete Laptop Buying Guide – Specifications of a Good Laptop
• Integrated vs Dedicated Graphics Card Which to Use and Why?
• Which graphics card is best AMD or NVIDIA? (AMD vs NVIDIA GPU comparison)
• Which processor is best Intel's Core i7 vs AMD's Ryzen?
• SSD vs HDD Speed and Performance Comparison