CPU vs GPU - Faire le bon choix

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Bienvenue dans notre guide complet sur les disparités fondamentales entre CPU et GPU. Chez INTROSERV, nous reconnaissons que ces deux unités de traitement ont un rôle important à jouer dans la technologie contemporaine. Elles collaborent à l'exécution d'une multitude de tâches telles que le traitement des données, le traitement des images et l'infographie. Dans cet article, nous examinerons de près les caractéristiques, les limites et les avantages des GPU, leurs cas d'utilisation et la question de savoir si un GPU est une condition préalable à votre installation. Alors, attachez votre ceinture et plongeons dans le monde du CPU et du GPU.

CPU vs GPU : Principales caractéristiques

Architecture et fonctionnalité

LeCPU (Central Processing Unit) est le "cerveau" d'un ordinateur, responsable de l'exécution des commandes et du traitement nécessaires à votre ordinateur et à votre système d'exploitation. Elle peut être dotée de plusieurs cœurs de traitement capables de gérer différentes tâches simultanément. Le processeur central est nécessaire pour diverses charges de travail, en particulier celles qui nécessitent une faible latence ou des performances élevées par cœur. Par exemple, le processeur central est chargé de faire fonctionner les bases de données, les navigateurs web, les traitements de texte et d'autres applications.

LeGPU (Graphics Processing Unit) est un processeur spécialisé explicitement conçu pour accélérer le rendu graphique. Il possède de nombreux cœurs plus petits et plus spécialisés qui peuvent traiter de nombreux éléments de données en parallèle. Il est donc idéal pour les tâches qui peuvent être divisées et traitées par de nombreux cœurs, telles que le rendu graphique et vidéo, l'apprentissage automatique et les jeux. Grâce à ses techniques avancées d'éclairage et d'ombrage, la carte vidéo peut produire des images réalistes et réalistes qui sont un régal pour les yeux.

Bien que le CPU et le GPU aient des architectures et des rôles différents, ils travaillent en tandem pour offrir des performances rapides et fluides. Le premier interagit avec d'autres composants de l'ordinateur, tels que la mémoire, les périphériques d'entrée et de sortie, et envoie des instructions à la carte graphique. Le GPU reçoit les instructions du processeur central et restitue les graphiques à l'écran. Les deux unités communiquent par l'intermédiaire d'un bus ou d'un pont qui les relie, assurant ainsi une coordination transparente entre ces unités de traitement.

Composants des processeurs centraux et des processeurs graphiques

L'unité centrale de traitement et l'unité de traitement graphique ont différents composants qui leur permettent de fonctionner. L'unité centrale de traitement comprend une unité de contrôle, une unité arithmétique et logique (UAL), des registres et une mémoire cache.

• L'unité de contrôle régule le flux de données et d'instructions en récupérant, décodant et exécutant les instructions de la mémoire.
• L'unitélogique arithmétique effectue des opérations arithmétiques et logiques sur les informations, telles que l'addition, la soustraction, la multiplication, la division et la comparaison.
• Lesregistres sont des unités de mémoire petites et rapides qui conservent temporairement les données et les commandes.
• Lamémoire cache est une petite unité de mémoire rapide qui stocke les données et les instructions fréquemment utilisées, réduisant ainsi la latence d'accès aux données de la mémoire principale.

Le GPU comprend des cœurs CUDA, des unités de texture, des opérateurs de trame (ROP) et de la mémoire.

• Lescœurs CUDA effectuent des calculs parallèles sur les données, à l'instar de l'ALU du CPU, mais en plus grand nombre et plus simple.
• Lesunités de texture appliquent des textures aux modèles 3D en mappant des images 2D sur des surfaces 3D pour créer des effets réalistes.
• Les opérateurs de raster (ROP) effectuent la rastérisation, convertissant les modèles 3D en pixels sur l'écran. Ils exécutent également d'autres fonctions telles que le mélange, l'anticrénelage et le test de profondeur.
• Lamémoire stocke les données et les instructions pour le GPU. Elle peut être intégrée à la carte graphique ou proposée en tant qu'unité matérielle discrète.

Principales différences entre le CPU et le GPU

Limites de l'utilisation du CPU et du GPU

Le CPU et le GPU sont capables de fournir des performances rapides et fluides, mais leurs limites peuvent avoir un impact sur leurs performances dans différentes tâches.

Limites du CPU

• Faible traitement parallèle: Le microprocesseur peut gérer plusieurs tâches simultanément, mais il n'est pas très efficace pour traiter de nombreux éléments de données en même temps. Cela peut affecter ses performances dans les tâches qui nécessitent un parallélisme élevé, comme le traitement d'images, l'édition vidéo et l'apprentissage automatique.
• Temps de latence élevé: L'unité centrale de traitement interagit avec d'autres composants de l'ordinateur, tels que la mémoire, les périphériques d'entrée et de sortie et la carte vidéo. Cela signifie que l'unité centrale de traitement doit attendre les données et les instructions de ces composants, ce qui peut entraîner des retards ou une latence. Cela peut affecter ses performances dans les tâches qui nécessitent une faible latence ou un temps de réponse rapide, comme les jeux et les applications en temps réel.

Limites du GPU

• Consommation d'énergie élevée: Le GPU consomme plus d'énergie que le CPU car il possède plus de cœurs et effectue plus de calculs. Cela peut générer plus de chaleur et de bruit, ce qui affecte la stabilité et la durée de vie. Il nécessite également plus de systèmes de refroidissement et de ventilation, ce qui peut augmenter le coût et la taille du système.
• Capacités d'entrée/sortie limitées: Le processeur visuel est principalement axé sur le rendu graphique et n'a pas beaucoup de capacités d'entrée/sortie. Il ne peut pas communiquer directement avec d'autres composants, tels que la mémoire, les dispositifs de stockage et les interfaces réseau. Il doit s'appuyer sur le processeur pour envoyer et recevoir des données et des instructions, ce qui peut entraîner une surcharge et un manque d'efficacité.

Goulot d'étranglement CPU-GPU

Un goulot d'étranglement est une situation gênante dans laquelle un composant entrave les performances d'un autre composant ou de l'ensemble du système. Dans le monde de l'informatique, un goulet d'étranglement fait référence à la limite des données envoyées pour traitement ou à la limite des données pouvant être traitées simultanément. On peut dire que la quantité de données pouvant être traitées est inférieure aux données en attente de traitement. Cette situation peut avoir un impact négatif sur les performances du système et entraîner des problèmes tels que des bégaiements, des retards, des blocages ou des plantages.

Il existe deux principaux types de goulots d'étranglement entre le CPU et le GPU :

• Goulot d'étranglement du CPU : Cela se produit lorsque l'unité centrale de traitement est trop lente pour l'adaptateur d'affichage. Le CPU ne peut pas fournir suffisamment de données et d'instructions au GPU pour le rendu, ce qui fait que la carte vidéo reste inactive ou sous-utilise ses ressources.

• Goulot d'étranglement du GPU : Cela se produit lorsque le GPU est trop lent pour le CPU. L'accélérateur graphique ne peut pas traiter suffisamment de données et d'instructions provenant de l'unité de contrôle centrale pour le rendu, ce qui fait que l'unité centrale tourne au ralenti ou surutilise ses ressources en attendant le GPU.

Plusieurs solutions permettent de résoudre ou d'éviter les problèmes de goulot d'étranglement entre le CPU et le GPU :

• Mettez votre matériel à niveau: La solution la plus efficace pour résoudre un problème de goulot d'étranglement consiste à mettre à niveau les composants matériels. Vous pouvez mettre à niveau votre CPU ou votre GPU afin d'égaler leurs niveaux de performance ou d'équilibrer leur charge de travail. Vous pouvez également mettre à niveau votre mémoire, vos périphériques de stockage, vos systèmes de refroidissement, vos blocs d'alimentation ou vos cartes mères afin d'améliorer les performances de votre système.
• Ajustez vos paramètres: Vous pouvez réduire les paramètres graphiques, la résolution, la fréquence d'images maximale ou les options d'anticrénelage afin de réduire la charge de travail. Vous pouvez également fermer les programmes ou processus d'arrière-plan inutiles pour réduire la charge sur votre microprocesseur.
• Surcadencez votre matériel: L'overclocking consiste à augmenter la vitesse d'horloge de votre processeur ou de votre processeur graphique, afin de les faire fonctionner plus rapidement. Cela peut améliorer les performances de votre système et réduire l'effet de goulot d'étranglement. Cependant, l'overclocking augmente également la consommation d'énergie, la production de chaleur et le risque d'instabilité ou d'endommagement de votre matériel.

Avez-vous besoin d'un GPU ?

La question de savoir si vous avez besoin d'une unité de traitement graphique pour votre ordinateur dépend de votre utilisation et de vos attentes en matière de performances. Examinons les situations dans lesquelles un GPU est indispensable et celles dans lesquelles un CPU peut faire l'affaire.

Quand un GPU est-il nécessaire ?

Un GPU est indispensable pour les tâches impliquant des graphiques haute résolution, des calculs complexes ou des interactions en temps réel. Il s'agit notamment des tâches suivantes

• Les jeux vidéo: Le monde des jeux vidéo exige beaucoup des GPU. Pour profiter des jeux modernes avec des graphismes réalistes et des performances fluides, vous avez besoin d'une carte graphique puissante.
• Tâches à forte intensité graphique: Si vous utilisez des logiciels tels que Photoshop, Illustrator, Premiere Pro ou After Effects, un processeur visuel peut accélérer le rendu des images, des vidéos et des animations, en soulageant l'unité centrale de traitement d'une partie de la charge de travail.
• Apprentissage automatique: L'apprentissage des ordinateurs à partir de données et l'exécution de tâches telles que la reconnaissance d'images, le traitement du langage naturel ou les systèmes de recommandation nécessitent la puissance de traitement d'un GPU.

Quand une unité centrale suffit-elle ?

Une puce logique est suffisante pour les tâches qui ne nécessitent pas de graphiques haute résolution, de calculs complexes ou d'interactions en temps réel. Il s'agit notamment des tâches suivantes

• Lestâches bureautiques de base: Si vous utilisez principalement votre ordinateur pour le traitement de texte, l'édition de feuilles de calcul, la réalisation de présentations ou la consultation de courrier électronique, un adaptateur vidéo n'est pas nécessaire.
• Saisie de données: Les tâches telles que la saisie de données et la comptabilité n'exigent pas un traitement graphique très performant.
• Navigation sur le web: Si votre utilisation principale de l'ordinateur consiste à naviguer sur le web, à regarder des vidéos en ligne ou à écouter de la musique ou des podcasts en continu.

Les secteurs d'activité qui dépendent fortement des GPU

Les GPU ne trouvent pas seulement leur place dans la vie personnelle et professionnelle des individus, mais ils ont également révolutionné le fonctionnement de diverses industries. Les exemples suivants permettent de comprendre les secteurs qui dépendent fortement des unités de traitement graphique.

• Intelligence artificielle: Grâce à leur capacité de traitement parallèle, les GPU conviennent à l'entraînement des réseaux neuronaux, un élément fondamental de l'IA, de l'apprentissage profond et de l'apprentissage automatique. L'immense puissance des GPU leur permet de traiter de grandes quantités de données avec une efficacité accrue.
• Réalité virtuelle: La capacité de rendre des graphiques 3D rapidement et en temps réel est essentielle pour créer une expérience de réalité virtuelle immersive et réactive. Sans l'utilisation de cartes vidéo, la puissance de traitement requise pour la réalité virtuelle serait trop importante pour les processeurs, ce qui se traduirait par des décalages et un manque de réactivité.
• Centres de données: Les centres de données sont des installations qui stockent et traitent des quantités massives de données à des fins diverses telles que l'informatique en nuage, l'hébergement web, les services en ligne ou l'analyse de données massives. L'utilisation d'accélérateurs graphiques peut accélérer le traitement des données et réduire la latence, ce qui les rend essentiels pour les opérations informatiques à grande échelle.
• Développement de jeux vidéo: Les développeurs de jeux utilisent des processeurs visuels pour garantir la fluidité de leurs jeux sur différentes configurations matérielles. La modélisation et l'animation en 3D, ainsi que la création d'effets visuels et d'éclairages, sont également des tâches pour lesquelles les GPU sont utilisés.

Facteurs à prendre en compte lors de l'achat d'une carte graphique

Si vous décidez d'équiper votre ordinateur d'un GPU, vous vous demandez peut-être comment choisir celui qui correspond le mieux à vos besoins et à votre budget. De nombreux facteurs doivent être pris en compte lors de l'achat d'une carte graphique :

• Lebudget: Le coût d'une carte graphique varie considérablement en fonction des performances, de la marque, des caractéristiques et de la disponibilité. En règle générale, une carte plus performante coûte plus cher. Il est essentiel de déterminer le montant que vous êtes prêt à dépenser et le type de performances que vous attendez.

• Tâches spécifiques: Différentes tâches requièrent différents niveaux de puissance de traitement de la part de votre carte graphique. Avant d'acheter, vérifiez la configuration requise et les paramètres recommandés pour les jeux ou les applications que vous utilisez actuellement ou que vous prévoyez d'utiliser. Vous serez ainsi certain de choisir une carte graphique capable de répondre à ces exigences, voire de les dépasser.

• Mises à jour futures: Réfléchissez à la durée de vie de votre ordinateur actuel et aux mises à niveau futures que vous souhaitez effectuer. Choisissez une carte graphique capable de durer un temps raisonnable et de supporter les mises à niveau sans devenir obsolète ou incompatible.

Conclusion

Le processeur graphique peut améliorer les performances de votre ordinateur dans les tâches impliquant des graphiques haute résolution, des calculs complexes ou des interactions en temps réel. Cependant, un accélérateur vidéo n'est pas nécessaire pour les tâches qui n'impliquent pas ces aspects ou qui peuvent être traitées correctement par un processeur central seul. La décision d'investir ou non dans une carte vidéo dépend en fin de compte de l'utilisation que vous faites de votre ordinateur et des performances que vous en attendez. En tenant compte de facteurs tels que le budget, les tâches spécifiques et les mises à jour futures, vous pouvez choisir la carte graphique parfaite pour répondre à vos besoins et à votre budget.