В чем разница между APU, CPU, GPU и NPU?

Ключевые выводы

• Центральный процессор (ЦП) — это основные вычислительные процессоры компьютера, которые выполняют все функции: от загрузки ОС до выполнения ресурсоемких операций, таких как игры.
• Графические процессоры повышают производительность видео, разгружая центральный процессор графическими задачами, что особенно важно для игр и воспроизведения видео.
• APU объединяют центральный и графический процессоры на одном кристалле для повышения эффективности, в то время как NPU представляют собой специальные чипы для рабочих нагрузок искусственного интеллекта и машинного обучения.

Знание разницы между CPU, GPU, APU и NPU является значительным преимуществом при покупке нового компьютера. Это может даже сэкономить вам деньги. Это особенно актуально, если вы планируете собрать свой ПК.

Четыре технологии часто группируются, но выполняют отдельные роли. Так в чем же разница между CPU, GPU, APU и NPU?

Центральный процессор (ЦП)

Центральный процессор, или ЦП, является главным мозгом компьютера. В ранних компьютерах ЦП был распределен по нескольким чипам. Однако для повышения эффективности и снижения производственных затрат ЦП теперь содержится на одном чипе. Эти меньшие ЦП также называются микропроцессорами.

Уменьшение площади ЦП также позволило нам проектировать и производить более компактные устройства меньшего размера. Настольные компьютеры можно найти как устройства «все в одном», ноутбуки продолжают становиться тоньше, но более функциональными, а некоторые смартфоны теперь мощнее своих традиционных аналогов.

Центральный процессор выполняет основные вычислительные процессы для вашего компьютера. Инструкции, хранящиеся в оперативной памяти вашего устройства, отправляются в центральный процессор для выполнения. Это трехкомпонентная система, состоящая из этапов Извлечения, Декодирования и Выполнения. В широком смысле это означает получение входных данных, их понимание и создание желаемого выходного сигнала.

Используя это, ваш ЦП помогает во всем, от загрузки вашей операционной системы до открытия программ и даже выполнения вычислений в электронных таблицах. Ресурсоемкие операции, такие как видеоигры, оказывают самую большую нагрузку на ваш ЦП, поэтому тесты производительности обычно проводятся в соответствии с игровыми стандартами.

Процессоры доступны во многих вариантах, от энергоэффективных одноядерных чипов до высокопроизводительных многоядерных чипов. Intel использует свою технологию Hyper-Threading, чтобы заставить четырехъядерный процессор работать так, как будто он восьмиядерный. Это помогает выжать максимум мощности и эффективности из вашего процессора.

Если это вызвало у вас интерес и вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с нашим руководством по ЦП и его функциям.

Графический процессор (GPU)

Несмотря на все достижения ЦП, у них все еще есть недостатки, а именно, графика. ЦП принимают входные данные и обрабатывают их линейными шагами. Однако обработка графики требует одновременной обработки множества данных. Графический процессор (GPU) снижает нагрузку на ЦП и улучшает производительность видео.

Большинство компьютеров и ноутбуков оснащены центральным процессором и графическим процессором, но это не всегда так. Иногда, особенно в более низких ценовых диапазонах, ваш компьютер будет поставляться с интегрированной графикой вместо выделенного графического процессора. Если вы не уверены, какая у вас конфигурация, взгляните на наше сравнение интегрированных и выделенных графических карт.

GPU и CPU выполняют схожие функции, но то, как они это делают, отличается. Параллельная структура GPU специально адаптирована для его цели. Это помогает устройству достигать миллиардов вычислений в секунду, необходимых для игр и воспроизведения видео. GPU часто располагается на отдельной графической карте, которая также имеет собственную оперативную память.

Это позволяет карте хранить генерируемые ею данные. Также благодаря этой встроенной оперативной памяти графический процессор может генерировать буфер, сохраняя готовые изображения до тех пор, пока вам не понадобится их отобразить. Это особенно полезно, например, при просмотре видео.

Поскольку эти карты легко заменяются, их часто рассматривают как одно из лучших обновлений, которые вы можете сделать для своего компьютера. Высокопроизводительные видеокарты обычно имеют соответствующую цену. Однако существуют также видеокарты для дешевых игр, что дает возможность выбора для любого бюджета.

Ускоренный процессор (APU)

Чтобы уменьшить физические размеры и затраты на производство, производители объединяют электронные компоненты в отдельные микросхемы, известные как системы на кристалле (SoC).

В этой конструкции вся основная электроника объединена в один кристалл. Это позволило развить недорогие вычислительные устройства и смартфоны. Наряду с этими конструкциями SoC, ARM Holdings разработала процессоры ARM, процессорное устройство для мобильных устройств.

APU следуют той же философии проектирования интегральных схем SoC, которая объединяет несколько чипов с различными функциями в один чип. Однако, в отличие от SoC, APU объединяют CPU и GPU на одном чипе, образуя объединенный процессорный блок. Это не только снижает стоимость, но и повышает эффективность. Минимизация физического расстояния между ними обеспечивает более быструю передачу данных и повышенную производительность.

Поскольку графические процессоры оптимизированы для более высоких скоростей вычислений, центральный процессор может переложить часть работы на графический процессор. В отдельной установке выигрыш в эффективности от этого распределения нагрузки будет подорван физическим расстоянием и скоростями передачи данных между ними. Однако APU делает этот выигрыш возможным.

Несмотря на это, APU не обеспечивает ту же производительность, что и выделенный CPU и GPU. Вместо этого выделенный CPU и GPU лучше всего рассматривать как шаг вперед по сравнению с APU. Это делает APU доступным обновлением для тех, кто хочет обновить свои ПК.

Производитель процессоров AMD ввел термин APU, чтобы помочь различать линейку своих процессоров со встроенным графическим процессором. Однако они были не единственными, кто объединял процессоры таким образом. Intel также начала интегрировать ЦП и ГП. Несмотря на это, Intel никогда не использовала термин APU. Они всегда называют его просто ЦП со встроенной графикой.

Более подробную информацию можно найти в нашем руководстве по APU и ее функциям.

Нейронный процессор (НПУ)

NPU — это специальный процессор, используемый для обработки рабочих нагрузок искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения (МО), таких как распознавание речи и обнаружение объектов. NPU могут обрабатывать большие объемы данных параллельно, подобно GPU, но они лучше подходят для задач обработки ИИ и МО.

Подобно тому, как GPU улучшает задачи обработки и рендеринга видео вашего устройства, NPU делает то же самое, но для рабочих нагрузок AI и ML. Помимо высоких возможностей обработки, NPU лучше подходят для задач AI и ML, поскольку они могут делать это с большей эффективностью и меньшим энергопотреблением, в отличие от CPU и GPU.

Графические процессоры также используются для задач обработки AI и ML из-за их возможностей параллельной обработки. Однако NPU подходят лучше из-за их специализированной аппаратной оптимизации, которая обеспечивает превосходную эффективность в операциях нейронных сетей.

Хотя NPU может показаться новым термином, эти чипы уже встречаются в современных компьютерах и смартфонах. Однако NPU привлекают всеобщее внимание из-за бума ИИ. Так что, если вы ищете новый ПК или ноутбук, ознакомьтесь с нашим подробным обзором того, что такое NPU и как сравнивать спецификации NPU.

Теперь, когда мы рассмотрели основные процессорные блоки, вы знаете, что есть много вариантов для вашего компьютера. Если вы выберете отдельные ЦП и ГП, вы, скорее всего, потратите больше, но и получите более существенный прирост производительности.

Выбор APU — это компромисс между бюджетом и производительностью. Если вы сейчас работаете с интегрированной графикой, APU — это стоящее обновление, которое не опустошит ваш кошелек. В отличие от ЦП и ГП, у вас нет особого выбора при выборе NPU, поскольку он обычно интегрирован в ЦП, как процессоры Qualcomm Snapdragon X Elite или процессоры Intel Core Ultra.