摘要：CPU與GPU各有所長。CPU的資源多用于緩存，而GPU的資源多用于數(shù)據(jù)計算。將CPU技術就進行比較，希望創(chuàng)造具有高性能處理器與獨立顯卡的處理性能，從而提高了電腦的運行效率，提高更好的性價比，使其為我們帶來更好的選擇。

關鍵詞：CPU；GPU；圖像處理

中圖分類號：TP332 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 22-0000-02

1 前言

GPU是顯示卡的“心臟”，也就相當于CPU在電腦中的作用，它決定了該顯卡的檔次和大部分性能。目前，雖然CPU處理能力不斷強大，但是，當進入3D時代以后，對圖形計算需求不斷在增多，大量的3D圖像處理數(shù)據(jù)計算使CPU越來越不堪重荷了，并且遠遠的超出其計算能力，問題需要解決。目前，作為計算機的顯示芯片飛速發(fā)展。顯示芯片的計算能力無法滿足快速增長的圖形計算需求時，圖形，圖像計算等計算的功能被脫離出來，成為單獨的芯片設計，即GPU。CPU與GPU各有所長。CPU的資源多用于緩存，而GPU的資源多用于數(shù)據(jù)計算。將二者進行比較，希望創(chuàng)造具有高性能處理器與獨立顯卡的處理性能，從而提高了電腦的運行效率，提高更好的性價比，使其為我們帶來更好的選擇。

2 CPU的作用

CPU是計算機的核心組織，是計算機的中央處理單元，處理器的作用和大腦更相似，因為它負責處理、運算計算機內部的所有數(shù)據(jù)，而主板芯片組則更像是心臟，它控制著數(shù)據(jù)的交換。CPU的種類決定了你使用的操作系統(tǒng)和相應的軟件。CPU主要由運算器、控制器、寄存器組和內部總線等構成，是PC的核心，再配上儲存器、輸入/輸出接口和系統(tǒng)總線組成為完整的PC。CPU具有通用性的特點：它集成了數(shù)以百萬計，千萬計，甚至是數(shù)億計晶體管的CPU芯片。CPU主要由運算器、控制器、寄存器組和內部總線等構成。寄存器組用于在指令執(zhí)行過后存放操作數(shù)和中間數(shù)據(jù)，由運算器完成指令所規(guī)定的運算及操作。除了具有計算能力的電路和結構外，CPU還擁有著控制和指揮其他硬件電路相配合的中央控制器，可以進行邏輯判斷，預測執(zhí)行，推測執(zhí)行等諸多功能。CPU擅長處理：不規(guī)則的數(shù)據(jù)結構，不可預測的存取模式，遞歸算法、和單線程程序以及分支密集型代碼。這種程序的任務擁有著復雜的指令調度、循環(huán)、分支、邏輯判斷以及執(zhí)行等諸多步驟。

3 GPU的作用

GPU具有強大的計算能力，其架構從一開始就是專為大量并行運算核心優(yōu)化設計的。在繪制圖像時，GPU首先接收宿主系統(tǒng)以三角頂點形式發(fā)送的幾何數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)由一個可編程的頂點處理器進行處理，該處理器進行幾何變換、亮度計算等三角形計算。在現(xiàn)代的計算機中，圖形的處理變得越來越重要，我們需要一個專門的圖形的核心處理器來替CPU分流，負擔。GPU的前身就是顯示卡的主芯片。它是連接主機和顯示器的接口卡，最早的顯示卡功能是非常的簡單?，F(xiàn)在市面現(xiàn)有的的顯卡基本都是3D圖形加速卡，主芯片也都被冠上了GPU的名字。GPU計算習慣上采用Brook編譯，Brook支持所有帶附加流數(shù)據(jù)的C句法，流數(shù)據(jù)存儲于GPU的存儲器中，而核函數(shù)也在GPU上執(zhí)行。GPU的通用性也遠遠好于CPU，目前用于科學計算的大型計算機都是使用基于GPU架構的處理器。如nVidia開發(fā)的通用計算機就是基于G80的架構，它的計算精度遠遠高于目前桌面CPU。由于GPU具有高效的并行性和靈活的可編程性等特點，越來越多的研究人員和商業(yè)組織正在利用GPU完成一些非圖形繪制方面的計算，并開創(chuàng)了新的研究領域?，F(xiàn)在GPU已經突破了很多技術上的屏障，在信息檢索、數(shù)據(jù)挖掘計算機病毒碼匹配和生物基因技術領域中都有應用。

4 CPU與GPU未來的發(fā)展道路

CPU關系到計算機的整體性能，而GPU只關系到圖像處理方面，但是GPU并不單單的局限于圖像領域里面，GPU希望在更多領域里面發(fā)揮出作用，從而實現(xiàn)減少CPU的負擔。對于一臺計算機來說，CPU和GPU之間的關系是相輔相成的，越是在高分辨率下這樣的效果就越加明顯。

CPU和GPU在設計目標晶體管分配；Cache的作用上；內存控制器等方面有本質區(qū)別。CPU的資源多用于緩存，而GPU的資源則多用于數(shù)據(jù)計算。CPU和GPU的區(qū)別正在逐漸縮小，因為GPU也在處理不規(guī)則任務和線程間通信方面有了長足的進步。如果能夠將二者組合起來，相互取長補短，將融合得最佳情況來提高電腦的運行效率，提高更好的性價比是我們努力的方向?，F(xiàn)在，在筆記本和桌面處理器中已經全面融合了CPU與GPU。處理器中集成圖形核心，這成為了目前業(yè)界的一個發(fā)展方向。AMD是最早提出處理器融合圖形核心的廠商，而在獨立顯卡融合處理器方面，AMDFusion的硅芯片上有兩個獨立的核心，一個負責處理器，另一個負責繪圖核心，兩個核心而不是融合在一起。處理器有自己獨立的緩沖存儲器，繪圖核心部分也是同樣如此。兩個核心會互相連接。許多廠商也正謀劃著在獨立顯卡中集成處理器，因此，PC核心硬件的再次融合已經離指日可待。

5 結束語

CPU作為PC的核心組件之一，它是必不可少的，也是無法被代替的。CPU和GPU雖然在電腦中都擔負著非常重要的作用，但是兩者的側重點是不同的，在兩個方面。對于GPU來說，它注重圖像處理方面，而對于CPU來說則是擔負著整個電腦協(xié)調的工作。所以，CPU和GPU之間是分工協(xié)作的關系。CPU和GPU各有所長。CPU的資源多用于緩存，GPU的資源多用于數(shù)據(jù)計算。如果將二者組合，相互取長補短，將融合得最佳情況來提高電腦的運行效率，提高更好的性價比，為我們帶來了新的選擇。CPU在GPU的影響下也逐漸找回自己的優(yōu)勢。未來算法執(zhí)行的架構會越來越傾向CPU/GPU集群的協(xié)作模式。整合后的模式較于傳統(tǒng)的CPU會有更為突出的優(yōu)勢。以后我們會更加努力，提高具有高性能處理器與最新獨立顯卡的處理的性能，從而提高了電腦的運行效率與性價比，使未來的發(fā)展之路更為寬廣。

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[作者簡介]楊柳（1979-），女，長春市，吉林工商學院講師，碩士，主要從事算法研究。