GPUまたはグラフィックプロセッシングユニットは、 (Graphical Processing Unit)CPUまたは中央処理装置(Central Processing Unit)よりもはるかに高速でグラフィックス関連のタスクを実行するように特別に設計された専用のマイクロチップです。
一般に、GPU(GPUs)は、ビデオゲームの視覚的な側面だけでなく、ビデオ編集ソフトウェア、グラフィックデザイン、3Dデザイン、およびその他の同様のツールを処理します。最近、GPU(GPUs)は、暗号通貨マイニングなどの特定の非グラフィックタスクを実行するためにも使用されるようになりました。これは、独自の内部設計でうまく機能します。
GPUとCPUの違い(Difference Between)_
ラップトップ、タブレット、ゲーム機など、すべてのコンピューターにCPUが搭載されています。CPUはマシンの頭脳です。デバイスでソフトウェアを実行する場合、指示に従い、必要なすべての計算を実行するのはCPUです。(CPU)もちろん、すべてのマイクロチップが命令を実行するので、CPUが特別な理由は何ですか？
最近のほとんどのCPUには4つのCPUコア(CPU cores)がありますが、この数は急速に増加しています。CPUが同時に実行できる計算の数は、コアの数によって制限されます。しかし、CPUは、あらゆるタイプの少数の複雑な計算を非常に迅速に次々に実行するのに非常に優れています。
ただし、最近のGPU(GPUs)の設計哲学は大きく異なります。少数の複雑なフル機能のプロセッシングコアの代わりに、特にグラフィックスに関連する命令を並行して実行するように設計された数百または数千の単純なプロセッサコアがあります。
たとえば、画像内のピクセルを特定の方法でシェーディングする命令。最新(Modern)のコンピューターディスプレイには数百万ピクセルがあります。スムーズなフレームレートでリアルな3Dグラフィックスをレンダリングおよびアニメーション化するには、この大規模な並列処理能力が必要です。したがって、多数の単純なコマンドを同時に処理する場合は、GPUが必要です。
GPU(Are GPUs)とグラフィックカード(Graphics Cards)は同じもの(Same Thing)ですか？
「 GPU」と「グラフィックカード」という用語を同じ意味で使用することが一般的になっています。これは、誰かが自分のコンピューターに(Which)GPUがないと言う状況につながりますが、彼らが実際に意味するのは、コンピューターにグラフィックカードがないということです。
GPUとは何ですか？GPUは特にマイクロプロセッサ自体を指しますが、もちろんGPUはそれ自体では動作できません。その仕事をするために他のコンポーネントが必要です。それでは、 GPU(GPUs)がパッケージ化されるさまざまな方法を見ていきましょう。
グラフィックカード
グラフィックカードは、コンピュータのマザーボードの標準スロットに差し込むディスクリートデバイスです。これは、プリント回路基板、GPU、メモリ、ディスプレイコネクタ、電源コネクタ、およびGPUが必要とするその他のさまざまなコンポーネントで構成されています。
グラフィックカードには、 GPU(GPU)を安全な動作温度内に保つのに役立つ専用の冷却システムもあります。グラフィックカードの主な利点は、コンピュータやマザーボード全体を交換することなく、新しいモデルに簡単に交換できることです。
統合GPU
統合GPUは、 (GPUs)CPUと同じハウジングに組み込まれています。したがって、これらのいずれかを搭載したコンピュータは、動作するために別個のグラフィックカードを必要としません。ディスプレイ(Display)コネクタはマザーボードによって提供され、GPUは(GPU)CPUと同じメモリプールを共有します。もちろん、CPUとGPUも同じ冷却システムと電源を共有しています。
統合GPU(GPUs)は最近非常に強力であり、控えめなビデオゲームグラフィックスにも使用できるものもありますが、その主な利点はコストとスペースの節約です。これ(Which)が、多くのラップトップで人気のあるソリューションである理由です。
タブレットやスマートフォンにもGPU(GPUs)が統合されていますが、これらは「システムオンチップ」パッケージの一部です。コンピューターでは、CPUとGPUのみが同じパッケージを共有します。SoC(SoCs)の場合、システム全体を構成するRAM 、ストレージ、周辺機器コントローラー、およびその他のコンポーネントはすべて同じシリコンパッケージ上にあります。(RAM)
専用GPU
専用GPUは、グラフィックカードや統合(GPU)GPU(GPUs)とは異なります。コンピュータに組み込まれているグラフィックカードと考えるのが最も簡単です。ラップトップは、専用のGPU(GPUs)を使用する主要なデバイスです。
グラフィックカードと同様に、GPUには独自のメモリと冷却機能がありますが、グラフィックカードとは異なり、専用のGPUを変更またはアップグレードすることはできません。交換可能なGPU(GPU)モジュールを使用するラップトップは少数ですが、これはまれな例外です。
外部グラフィックカード
最近の開発である外部グラフィックカードは、最新のコンピュータの高速ポートを利用しています。Thunderbolt 3 overUSBCが最適なソリューションです。外部カードは、統合ソリューションにすることも、適切なグラフィックカードで使用できる単なるエンクロージャにすることもできます。
これは、デスクにいるときに、より強力なGPUソリューションを必要とするラップトップユーザーに適したソリューションです。外部GPU(external GPUs)の詳細については、GPUに関する記事をご覧ください。
GPU仕様を理解する
さまざまなグラフィックカードから選択する方法を知りたい場合は、 GPU仕様の詳細な説明について、グラフィックカード購入ガイドを参照してください。(graphics card buyer’s guide)簡単な概要が必要な場合は、GPUに関して重要なキー番号を次に示します。
- プロセッサの数
- メモリの量
- 総メモリ帯域幅
- ハードウェアレイトレーシングなどの特別な機能
残念ながら、これらの数値や詳細を知っていても、特定のGPU(GPU)またはグラフィックカードのパフォーマンスについてはあまりわかりません。結局、最も重要なのは、実行したいアプリケーションのパフォーマンスです。これは、オンラインで公開されているベンチマークで簡単に見つけることができます。
一般的なGPUコンピューティングタスク
最新のGPU(GPUs)について知っておくべき最後の重要なことは、特定の非グラフィックタスクに使用できることです。GPU(GPUs)は基本的に多数の単純なプロセッサで構成されているため、並行して実行される多くの計算を必要とするジョブは、GPUで実行することでメリットが得られる可能性があります。
たとえば、Nvidiaブランドのカードは、CUDA（Compute Unified Device Architecture）命令で動作します。CUDAを使用してソフトウェアを作成すると、GPUの独自の設計を利用して、特定の種類の計算を高速化できます。
特定のブランドのカードに添付されていないOpenCLもあります。GPU(GPUs)は、ビッグデータ分析、機械学習、ディープラーニング、暗号通貨マイニング、および過去にスーパーコンピューターを必要としていたであろう高度なジョブの増え続けるリストに適用されています。
はっきり見える
これらは、 GPU(GPUs)とは何かについて知る必要がある最も重要な事実です。これで、それらが何であるか、それらが何に使用されるか、およびそれらが他のタイプのプロセッサーとどのように異なるかがわかります。私たちは皆、 GPU(GPUs)に感謝する必要があります。コンピューターを使用することは、コンピューターがなければ、はるかにカラフルでフレンドリーではありません！
HDG Explains: What Is a GPU?
The GPU or Graphical Processing Unit is a dedicated microchip that is designed to specifically do graphics-related tasks at a much faster rate than a CPU or Central Processing Unit.
In general, GPUs handle the visual side of video games as well as video editing software, graphic design, 3D design and other similar tools. Recently, GPUs have also been put to use doing certain non-graphics tasks like cryptocurrency mining, which works well with their unique internal design.
The Difference Between a GPU And CPU
Every computer, whether a laptop, tablet or gaming console, has a CPU. The CPU is the brain of the machine. When you run software on your device, it’s the CPU that follows the instructions and does all the necessary math. Of course, every microchip executes instructions, so what makes a CPU special?
Most modern CPUs have four CPU cores, although this number is rapidly growing. The number of calculations a CPU can do at the same time is limited by the number of cores. But a CPU is very good at doing a small number of complex calculations of any type, very quickly, one after the other.
However, modern GPUs have a very different design philosophy. Instead of a small number of complex, full-function processing cores, they have hundreds or thousands of simple processor cores that are designed to execute instructions in parallel, specifically related to graphics.
For example, an instruction to shade a pixel in the image a certain way. Modern computer displays have millions of pixels. To render and animate realistic 3D graphics at smooth frame rates demands this massive parallel-processing power. So if you want to process lots and lots of simple commands at the same time, you want a GPU.
Are GPUs And Graphics Cards The Same Thing?
It’s become common to use the terms “GPU” and “graphics card” interchangeably. Which leads to situations where someone will say that their computer doesn’t have a GPU, but what they really mean is that the computer doesn’t have a graphics card.
What is a GPU? The GPU refers specifically to the microprocessor itself, but of course a GPU can’t operate by itself. It needs other components to do its job. So let’s go over the different ways that GPUs are packaged.
Graphics Cards
A graphics card is a discrete device that plugs into a standard slot on your computer motherboard. It consists of the printed circuit board, the GPU, memory, display connectors, power connectors and other various components that the GPU needs.
Graphics cards also have dedicated cooling systems that help keep the GPU within a safe operating temperature. The main benefit of graphics cards is that they can be easily replaced with newer models without the need to replace the entire computer or motherboard.
Integrated GPUs
Integrated GPUs are built into the same housing as a CPU. So a computer equipped with one of these does not need a separate graphics card in order to work. Display connectors are provided by the motherboard and the GPU shares the same pool of memory as the CPU. Of course, the CPU and GPU also share the same cooling system and power supply.
Integrated GPUs are pretty powerful these days and some can even be used for modest video game graphics, but their main advantage is cost and space savings. Which is why they are a popular solution in many laptops.
Tablets and smartphones also have integrated GPUs, but these are part of a “system on a chip” package. On computers, only the CPU and GPU share the same package In the case of SoCs, the RAM, storage, peripheral controllers and other components that make up the entire system are all on the same silicon package.
Dedicated GPUs
A dedicated GPU is distinct from a graphics card and integrated GPUs. It’s easiest to think of it as a graphics card that has been built into the computer. Laptops are the main devices that use dedicated GPUs.
Just as with a graphics card, the GPU has its own memory and cooling, but unlike a graphics card you can’t change or upgrade your dedicated GPU. There are a small number of laptops that use interchangeable GPU modules, but this is a rare exception.
External Graphics Cards
A recent development, external graphics cards, make use of high-speed ports on modern computers. Thunderbolt 3 over USB C is the solution of choice. External cards can either be an integrated solution, or simply an enclosure which you can use with any graphics card that will fit.
This is a good solution for laptop users who want a more powerful GPU solution when at a desk. You can read more about external GPUs in our article about them.
Understanding GPU Specifications
If you want to know how to choose between different graphics cards, have a look at our graphics card buyer’s guide for a detailed explanation of GPU specifications. If you just want a quick rundown, here are the key numbers that matter when it comes to GPUs:
- The number of processors
- The amount of memory
- The total memory bandwidth
- Special features, such as hardware ray tracing
Unfortunately, knowing these numbers or details won’t tell you much about how a given GPU or graphics card will perform. In the end what matters most is performance with the applications you want to run, which you can easily find in published benchmarks online.
General GPU Computing Tasks
The last important thing to know about modern GPUs is that they can be used for certain non-graphics tasks. Since GPUs are essentially made up of a massive number of simple processors, any job that needs lots of calculations done in parallel may benefit from running on a GPU.
For example, the Nvidia brand of cards work with CUDA (Compute Unified Device Architecture) instructions. You can write software using CUDA so that it makes use of the GPU’s unique design to accelerate certain types of calculations.
There’s also OpenCL, which is not attached to a specific brand of card. GPUs are being applied to big data analysis, machine learning, deep learning, cryptocurrency mining, and an ever-growing list of advanced jobs that would have needed supercomputers in the past.
I Can See Clearly Now
These are the most important facts you need to know about what GPUs are. Now you know what they are, what they’re used for, and how they’re different from other types of processors. We should all be grateful for GPUs. Using computers would be much less colorful and friendly without them!
