تفاوت بین CPU،GPU و APU در چه فاکتورهایی است؟

GPU چیست؟ CPU چیست؟ APU چیست؟ چه تفاوتی بین این سه تا وجود دارد؟ اصلاً چقدر اهمیت دارد که تفاوت بین CPU، GPU و APU را بدانیم؟ در ظاهر که هر کدام کارایی مخصوص به خود را دارند؛ اما نکته اصلی اینجاست که هر سه به هم وابسته هستند. نبود یا پایین بودن ظرفیت یکی روی عملکرد دیگری تأثیرگذار خواهد بود.

GPU چیست؟

GPU، مخفف عبارت Graphic Processing Unit، یا همان واحد پردازش گرافیک است. این واحد وظیفه پردازش، ارائه و عرضه مواردی مانند GUI سیستم عامل، فایل‌های عکس، فایل‌های ویدئویی و حتی موارد پیچیده‌تر مانند بازی‌های ویدئویی و نرم افزارهای حرفه‌ای مانند ویرایش ویدئو و انیمیشن را بر عهده دارد. به عبارتی، انجام تمامی فعالیت‌های گرافیکی را این واحد یعنی GPU تضمین می‌کند.

در واقع، GPU یک کارت مدار الکترونیکی و قابل برنامه‌ریزی است که می‌تواند محاسباتی با حجم بالا و تکراری را برای پردازش تصاویر و ویدئوها انجام دهد. مدل‌های جدید این پردازنده دارای صدها هسته هستند که دسته‌های بزرگی از داده‌ها را به موازات هم همراه با مقدار مشخصی از حافظه VRAM محاسبه می‌کنند. البته باید گفت که برخلاف اندازه‌های متفاوت انواع کارت‌های گرافیک، ساختار اولیه همه آن‌ها یکسان است؛ همه این کارت‌ها با استفاده از محلول مخصوصی خنک شده و با از طریق شکاف PCI روی مادربرد وصل می‌شوند.

پردازنده‌های گرافیکی به دو صورت آنبورد و خارجی (کارتی) وجود دارند. اتصال GPU های خارجی از طریق پورت Thunderbolt 3 است که هم باعث افزایش عملکرد گرافیکی دستگاه می‌شود و هم اینکه سرعت کار را افزایش خواهد داد. فقط اینکه در چنین حالتی، گرمای زیادی تولید می‌شود که حتماً باید از فن مخصوص و قوی در لپ تاپ و دستگاه استفاده شود. نوع دیگر آنبورد که با مادربرد یکپارچه شده است. این مدل VRAM جدا نداشته و از رم اصلی دستگاه استفاده می‌کند. قیمت ارزان‌تر و البته قدرت کمتر دو ویژگی اصلی GPU یکپارچه شده است. چنین سیستم‌هایی مناسب استفاده برای فعالیت‌های معمولی هستند.

دو برند Nvidia و AMD خیلی سال است که با هم در تولید و عرضه GPU های قدرتمند رقابت می‌کنند. با اینکه هر دو از نظر قدرت کارت‌های گرافیکی بالا هستند؛ اما همیشه انویدیا، یک سروگردن از AMD بالاتر بوده و برای همین میزان استفاده و فروش بالایی را به خود اختصاص داده است.

حالا با هم نگاه جامع به GPU می‌اندازیم:

• GPU یکی از مهم‌ترین قطعات کامپیوتری به ویژه برای فعالیت‌های گرافیکی و بازی است. هرچه قدرت این قطعه بیشتر باشد، عملیات مربوط به پردازیش تصاویر و ویدئو با سرعت بالاتری انجام می‌شود.
• تمامی کامپیوترها و لپ تاپ به GPU نیاز دارند و بدون آن هیچ تصویری نخواهید داشت.
• GPU به دو نوع داخلی (یکپارچه و وصل به مادربرد) و خارجی (به صورت کارت) تقسیم می‌شود.
• کارت‌های گرافیکی خارجی از نظر قیمت نسبت به نوع یکپارچه گران‌تر هستند. همچنین گاهی قیمت این کارت از دیگر قطعات هم بیشتر است.
• GPU باعث می‌شود تا فشار بر پردازنده اصلی کمتر شده و به صورت یک واحد مستقل، مسئولیت پردازش تصاویر و ویدئوها را بر عهده بگیرد. البته خود CPU دارای پردازنده گرافیکی داخلی است؛ اما قدرت آن در حدی نیست که برای ویرایش فایل‌های گرافیکی استفاده شود. آن برای خود عملیات پردازنده است. در واقع CPU و GPU عملکرد مشابهی را انجام می‌دهند؛ اما چگونگی کارکردشان متفاوت است.
• جی پی یوهای کارتی دارای رم مخصوص به خود است. با استفاده از رم، بافری برای ذخیره عکس‌ها ایجاد شده و همین مسئله باعث می‌شود تا عملیات پردازش به صورت موازی و با سرعت بالاتری انجام شود.

CPU چیست؟

CPU، مخفف عبارت Central Processing Unit، واحد پردازش مرکزی است که در اصطلاح به آن پردازنده می‌گویند. در واقع سی پی یو، مغز کامپیوتر است که تمامی فعالیت‌های مربوط به پردازش اطلاعات و محاسبات را انجام می‌دهد. به عبارتی دیگر، CPU مدیر اصلی کامپیوتر می‌نامند که به جز وظیفه انجام فعالیت‌ها، مدیریت آن‌ها را هم بر عهده دارد.

پردازنده‌ها تا الآن فرازونشیب های زیادی در طراحی و ساختار به خود دیده‌اند. پردازنده‌های اولیه به صورت تک هسته‌ای بودند که در یک زمان فقط می‌توانستند یک کار را انجام دهند. مدل‌های جدید حرفه‌ای‌تر و چند هسته‌ای هستند که میلیون‌ها ترانزیستور بسیار ریز را در خود جای داده‌اند. البته این مدل‌ها، برای فعالیت‌های بسیار خاص استفاده می‌شوند و همچنین قیمت بسیار بالایی هم دارند. در حال حاضر، ما در بازار، پردازنده‌ای 16 هسته‌ای هم داریم.

سرعت پردازنده بر اساس هرتز سنجیده می‌شود که هرتز معادل یک دستورالعمل است؛ برای مثال، یک پردازنده 3 گیگاهرتزی می‌تواند در هر ثانیه 3 میلیارد دستورالعمل را انجام دهد. البته پردازنده‌ها دارای ویژگی اورکلاک هستند؛ یعنی اینکه می‌توانند پردازش‌های بیشتری را در هر ثانیه انجام دهند. هرچند باید مراقب گرمای تولیدی زیاد آن باشید. چنین پردازنده‌هایی به فن‌های قوی نیاز دارند.

مسئله اصلی ارتباط بین پردازنده و کارت گرافیک است. اهمیت CPU در اجرای بازی ویدئوی سنگین به اندازه GPU نیست. در حقیقت در اجرای بازی، این پردازنده گرافیکی است که مسئول تضمین نمایش تصاویر و ویدئوهای باکیفیت خواهد بود؛ اما این دلیل نمی‌شود که بین CPU و GPU ارتباطی وجود نداشته باشد. اگر پردازنده اصلی قدرت کافی و اولیه را نداشته باشد، از تمام ظرفیت GPU استفاده نخواهد شد.

حالا با هم نگاه جامع به CPU می‌اندازیم:

• مدیر اصلی کامپیوتر، پردازنده است. او دستورات لازم را به تمامی قطعات اعلام می‌کند. CPU تمامی داده‌های ورودی را دریافت می‌کند و براساس دستورالعمل داده شده، به مکان هدف هدایت می‌کند. در حقیقت ارسال دستور از طریق نرم افزار رایانه به پردازنده مرکزی ارسال شده و بعد پردازنده، دستورالعمل‌ها را پردازش و اجرا می‌کند. حالا ممکن است که اجرای بعضی دستورالعمل‌ها توسط ابزار دیگری مانند GPU انجام می‌شود. در اینجا نقش سی پی یو، فقط هدایت و مدیریت عملیات است.
• هرچه تعداد هسته و نخ پردازنده بیشتر باشد، سرعت عملکرد آن هم زیادتر خواهد بود.
• فرآیند اصلی محاسباتی در CPU انجام می‌شود. مراحل انجام دستورالعمل‌ها در پردازنده در سه مرحله است: Decode، Fetch و Execute؛ یعنی دریافت، درک و ایجاد خروجی مورد نظر. فقط اینکه در اجرای بازی، قدرت کمتری از GPU دارد.

APU چیست؟

APU، مخفف عبارت Accelerated Processing Unit، واحد پردازنده شتابدهندگی نامیده می‌شود. اولین نسل از APU توسط اینتل و در سال 2011 معرفی و عرضه شد. به طور خلاصه، APU از دو هسته CPU و GPU روی یک قاب تک تشکیل شده است. در حالی که از نظر تکنیکی و فنی، بین APU و GPU یکپارچه تفاوت‌هایی وجود دارد، کاربرد آن‌ها خیلی به هم نزدیک است: هر دو می‌توانند به عنوان ابزار گرافیکی در رایانه‌های ارزان قیمت و لپ‌تاپ‌های غیرگیمینگ استفاده شوند. در حال حاضر، فقط AMD چنین چیزی را تولید و عرضه کرده است که با سوکت AM4 سازگار است:

• APU سری A، ضعیف‌ترین بوده و در کامپیوتر و لپ‌تاپ‌های ارزان و غیرگیمینگ استفاده شده است.
• APU سری Athlon از A قوی­تر بوده و دارای هسته‌های گرافیکی Vega هستند.
• APU رایزن تا الآن قوی‌تری سری است.

حالا با هم نگاه جامع به CPU می‌اندازیم:

• در واقع، APU نوعی پردازنده تولید شده توسط AMD است؛ با این تفاوت که گرافیک یکپارچه دارد. به عبارتی دیگر، ترکیبی از سی پی یو و جی پی یو است. البته اینتل قبل از AMD اقدام به تولید چنین ابزاری کرده بود.
• APU نسبت به پردازنده و کارت گرافیک دارای اندازه کوچک و قیمت کمتری است. همچنین به دلیل اینکه فاصله بین عملیات پردازش اصلی و گرافیکی کمتر شده و ارتباط مستقیمی بین این دو وجود دارد، سرعت عملیات پردازش بیشتر در آن است.
• APU را نباید با پردازنده و GPU اختصاصی اشتباه گرفت. این واحد نمی‌تواند در حال حاضر، عملیات اختصاصی این دو را انجام دهد؛ اما برای آن‌هایی که به دنبال به روزرسانی و تقویت سیستم خود برای فعالیت معمولی هستند، APU بهترین و مقرون به‌صرفه‌ترین گزینه است.
• در حال حاضر، APU می‌تواند به صورت مستقل و تک هم استفاده شود. برای فعالیت نیازی به نصب کارت گرافیک و پردازنده جداگانه نیست. البته برای آن‌هایی که نمی‌خواهند عملیات بسیار پیچیده گرافیکی را انجام دهند. هرچند در بعضی از دستگاه مانند پلی‌استیشن 4 هم از APU استفاده شده است که این نشان از قدرت بالای این قطعه دارد. نکته مهم اینکه، الآن نمی‌توان به صورت دقیق گفت که APU می‌تواند به راحتی جایگزین GPU شود. برای رسیدن به این مرحله باید زمان بگذرد و تکنولوژی آن هم پیشرفته‌تر شود.
• APU می‌تواند همراه با GPU اختصاصی هم کار کند. فقط لازم است که از طریق یک سیم مخصوص بین این دو ارتباط برقرار شود. همچنین در قسمت Bios، خروجی گرافیک را باید به GPU تغییر داد.
• APU برای اجرای بعضی بازی‌های سبک با کیفیت 1080 پیکسل مناسب است.

تفاوت CPU، GPU و APU در چیست؟

تا الآن خودتان باید تا حد بسیار زیادی متوجه تفاوت CPU، GPU و APU شده باشید. با اینکه هر کدام کارایی مخصوص به خود را دارند؛ اما برای ادامه فعالیت به یکدیگر نیاز دارند.

• سی پی یو عملیات محاسبی و GPU عملیات مربوط به گرافیک را پردازش می‌کند. APU هم هر دو عملیات محاسباتی و گرافیکی را انجام می‌دهد؛ هرچند به قدرت پردازنده اصلی و گرافیکی اختصاصی نمی‌رسد.
• از نظر کارآمدی، برخلاف تصور اولیه، GPU قوی تر است. پردازنده گرافیکی می‌تواند کارهای سنگین و تکراری مربوط به گرافیک را بدون وقفه انجام دهد.
• CPU ضروری‌ترین قطعه است که اگر نباشد، در حقیقت کامپیوتر اصلاً قابلیت استفاده را ندارد. برای یک کار معمولی می‌توان از پردازنده گرافیکی آنبورد هم استفاده کرد و APU هم نداشت.
• قیمت APU نسبت به پردازنده اصلی و گرافیکی خیلی کمتر است.

نتیجه‌گیری

CPU، GPU و APU سه قطعه‌ای هستند که وجودشان بر اساس نیاز و هدف کاربر لازم و ضروری است. البته سی پی یو که حتماً باید باشد؛ اما دو قطعه دیگر به شرایط و نیاز خریدار بستگی دارد. هر سه کارکرد مخصوص به خود را دارند؛ اما هدف آن‌ها انجام عملیات پردازش مختلف است. این دیگر خود شما هستید که تصمیم می‌گیرید تا کدام یک را تهیه کنید.