Центральный процессор (он же CPU, Central Processing Unit) и графический процессор (GPU, Graphics Processing Unit) — два разных типа процессоров, используемых в современных компьютерах.
CPU — это главный процессор, который обрабатывает основную часть всех вычислительных задач и общих операций. А вот GPU, графический процессор, — это специализированный модуль, предназначенный для быстрой обработки и вывода графики на экран монитора.
Что такое CPU
Итак, CPU (чаще всего его называют просто процессором) — центральный компонент компьютерной системы. Он выполняет программные инструкции, обрабатывает основные арифметические, логические операции, операции ввода-вывода, определяет вычисления общего назначения.
CPU состоит из блоков управления, регистров, арифметических блоков и кэш-памяти. Современные CPU имеют несколько процессорных ядер, обеспечивающих параллельное выполнение инструкций.
Процессоры теперь универсальны в плане рабочих нагрузок.
Что такое GPU
Изначально GPU создавались только для рендеринга графики. Но теперь они оптимизированы для выполнения и вычислительных операций. Для 3D-рендеринга нужны одновременные вычисления с плавающей запятой, и современные GPU отлично с ними справляются (благодаря сотням, а иногда и тысячам меньших по размеру, более эффективных ядер). Огромная вычислительная мощность делает GPU идеальным выбором для работы с большими объемами вычислений (машинное обучение, криптография и редактирование видео).
Графические процессоры спроектированы так, чтобы демонстрировать наилучшую производительность при выполнении узкого набора графических и математических операций.
Отличия CPU и GPU
Мы собрали шесть фундаментальных различий между центральным и графическим процессорами.
У CPU процессорных ядер меньше, но они более универсальны, а вот у GPU таких ядер больше, но они более специализированы.
CPU имеет кэш-память и сложное управление потоком — для гибких задач общего назначения. Ну а в GPU кэш можно назвать скорее оптимизированным.
Тактовая частота у CPU всегда выше при последовательной обработке операций. Тактовая частота GPU всегда будет ниже (но это компенсируется возможностью параллельной обработки).
CPU превосходно справляется с задачами ветвления (см. branch predictor), которые очень чувствительны к задержке. А вот GPU силен в другом: в задачах, где требуется высочайшая пропускная способность.
CPU более энергоэффективен при работе с общей логикой, GPU — при вычислениях с плавающей запятой.
Центральный процессор — это мозг компьютера, графический процессор — ускоритель производительности при работе с рендером и другими специфическими задачами.
На что обращать внимание при выборе CPU и GPU для серверного оборудования
Для CPU
Количество ядер. Большее количество ядер позволяет обрабатывать больше параллельных рабочих нагрузок и виртуальных машин (если мы говорим именно о решении типовых серверных задач). Для обеспечения хорошей производительности минимум — это 4-8 ядер.
Тактовая. Здесь все просто: более высокие тактовые частоты (они указываются в ГГц) = более высокая производительность. Неважно о чем речь, об однопоточных приложениях или специфических вычислениях. Конечно, важно учитывать также и кэши, и архитектуру.
Кэш. Большие кэши у CPU сокращают задержку и повышают производительность серверного оборудования. Особенно влияет на производительность кэш-память 3-го уровня (L3).
Архитектура.Более новые архитектуры обеспечивают повышение эффективности и увеличивают количество выполняемых инструкций за цикл.
Энергоэффективность. Для CPU важны и требования к системе охлаждения процессора (они обозначаются аббревиатурой TDP, Thermal Design Power). Так процессоры с низкой расчетной тепловой мощностью потребляют меньшее количество энергии, снижают затраты на свое охлаждение,
Для GPU
Ядра CUDA (Compute Unified Device Architecture). Большее количество таких ядер обеспечивает улучшенную параллельную обработку.
Пропускная способность памяти. Более высокая пропускная способность = более быстрая передача данных на ядра GPU.
Энергопотребление. Серверные GPU, так же, как и графические процессоры для настольных компьютеров, нуждаются в правильно подобранном источнике питания и мощном охлаждения (рассчитываем ПОД НАГРУЗКОЙ, а не только в простое).
Форм-фактор. При выборе сервера учитывайте физические размеры, особенности подключения к ИП и тепловую мощность графических процессоров.
Поддержка ECC. Такая память предотвращает ошибки в вычислениях при критических рабочих нагрузках.
Поддержка API. Убедитесь, что выбранный GPU поддерживает библиотеки и связь по API (CUDA, OpenCL, DirectCompute). Все это добро понадобится для работы с приложениями.
Оптимизация рабочей нагрузки. Достичь наилучшей производительности можно подбирая GPU конкретно под целевые рабочие нагрузки (рендер, ИИ, игры и так далее).
Роль CPU и GPU в бизнес-процессах и развитии компаний
Без современных процессоров невозможно представить развитие и масштабирование современных компаний. Человеку нужен кислород, чтобы дышать, а серверному оборудованию — процессоры, чтобы работать.
В облачной платформе MTS Cloud CPU и GPU формируют тандем: они эффективно управляют клиентскими виртуальными машинами, планируют их работу, решают десятки и сотни сопутствующих задач.
MTS Cloud использует только современные высокопроизводительные процессоры. Благодаря им обеспечивается исключительная производительность, которая так важна для поддержания бизнес-процессов, роста, инноваций.
