Comparación de GPU vs CPU ¿Cuál es la diferencia?

La GPU y la CPU son los dos componentes de hardware más importantes de tu PC o computadora portátil. Ambos son capaces de tener una fenomenal potencia de procesamiento que hace posible la informática moderna.

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Sin embargo, a pesar de que tanto la GPU como la CPU son componentes semiconductores, tienen diferencias significativas en su función. En consecuencia, debemos evaluarse por separado si compras una computadora nueva. En este artículo, analizamos más de cerca la GPU vs la CPU. ¿Cuál es la diferencia y para qué se utiliza cada procesador?

GPU vs CPU: Comparación lado a lado

Aspecto	GPU	CPU
Lo que es	Una unidad de procesamiento gráfico para informática. También conocida como tarjeta gráfica si se suministra con una tarjeta de expansión.	Una unidad central de procesamiento para una computadora.
Uso primario	Aceleración de la renderización y empaquetado de imágenes que se envían a un frame buffer para su visualización en un dispositivo.	Lógica y control del procesamiento de datos.
Versión inicial	La década de 1970 (el videoshifter)	1955
Desarrolladores influyentes	Namco, Atari Inc., NEC, Tecnología Visual Número 9, Intel, Hitachi, Texas Instruments, Microsoft, IBM, Sharp, Nvidia	John von Neumann, J. Presper Eckert, John William Mauchly, Intel Corporation, IBM, Digital Equipment Corporation (DEC)
Frecuencia de reloj típica	1,5 GHz	3,2 GHz
Núcleos	Múltiples núcleos pequeños y especializados.	4 a 8 núcleos principales
Adjunto	Bus PCI Express	Matriz de cuadrícula de pines (PGA), matriz de cuadrícula terrestre (LGA)

GPU vs CPU: ¿Cuál es la diferencia?

Tanto las GPU como las CPU son procesadores de computadora, pero hay una diferencia importante: la GPU es un coprocesador especializado que maneja solo un aspecto de la informática, mientras que la CPU es el procesador principal de la computadora y tiene que manejar todo. A continuación se muestra un resumen de las principales diferencias entre estos dos microprocesadores:

Roles

Aunque las GPU desempeñan un papel mucho más destacado en el rendimiento general de una computadora que hace 50 años, la CPU sigue siendo el caballo de batalla de una computadora. Como componente generalista, la CPU se mantiene al tanto de las tareas de procesamiento principal, extrayendo datos del disco duro según sea necesario para ejecutar instrucciones específicas.

Arquitectura

Las GPU y las CPU también tienen arquitecturas diferentes. Mientras que una CPU se compone de un número limitado de núcleos y subprocesos, ¡las GPU pueden tener miles de ellos! Los numerosos núcleos de una GPU son más pequeños y están diseñados para manejar miles de subprocesos simultáneamente para obtener una salida de gráficos fluida, receptiva y de alta resolución. Esto significa que mientras una CPU ejecuta de manera competente unos cientos de tareas a la vez, una GPU dividirá miles de tareas simultáneamente.

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Procesamiento paralelo vs en serie

Una diferencia importante entre una GPU y una CPU es que las GPU utilizan computación paralela. La computación paralela es un formato en el que se llevan a cabo múltiples procesos y cálculos en paralelo en lugar de uno tras otro en la computación en serie más convencional. Al trabajar en paralelo, una GPU puede dividir tareas grandes en miles de tareas pequeñas que se procesan simultáneamente para lograr aumentos masivos en velocidad y rendimiento. La computación paralela también puede ahorrar energía y reducir la generación de calor.

Tamaño de la tarea

Las CPU son más adecuadas para manejar menos tareas más grandes en un momento dado, mientras que las GPU contemporáneas están preparadas para manejar miles de operaciones individuales a la vez. Las CPU dedican gran parte de su energía a procesar tareas con muy baja latencia, pero las GPU aprovechan su computación paralela para lograr un alto rendimiento.

¿Qué es una GPU?

Básicamente, la unidad de procesamiento de gráficos es un componente semiconductor que procesa datos de imágenes. El propósito es renderizar fotogramas de imágenes para la visualización gráfica de un dispositivo. Al tener disponibles los circuitos electrónicos de un procesador dedicado específicamente para gráficos por computadora, la creación de imágenes es más sofisticada y acelerada. Esto conduce a una mejor experiencia de visualización, así como a una función más receptiva.

Las GPU son componentes de hardware informático instalados junto con la CPU en dispositivos que incluyen PC, portátiles, teléfonos inteligentes, tabletas y consolas de juegos. Pueden estar conectados directamente a la placa base o CPU, o también pueden instalarse como parte de una tarjeta gráfica o de video.

La historia de la GPU

Las GPU surgieron en la década de 1970 en respuesta a la demanda de soluciones de transferencia de vídeo más rápidas y eficientes para los juegos arcade. En esencia, el desarrollo de los procesadores gráficos estuvo impulsado casi en su totalidad por la industria del juego. Muchas empresas japonesas diseñaron cambiadores de vídeo, así como procesadores de visualización de gráficos y tarjetas aceleradoras.

GPU contemporáneas

Las GPU modernas se utilizan para las siguientes aplicaciones:

• Representación de gráficos por computadora en 3D
• Acelerar imágenes 2D (a menudo emuladas por hardware 3D)
• Mapeado de texturas
• Representación de polígonos
• Realización de cálculos geométricos.
• Sombreado, trazado de rayos y trazado de ruta
• Representación de espacios de color de alta precisión El rendimiento de la GPU en estas tareas depende de su especificación. Tres factores clave que afectan el rendimiento de la GPU incluyen:

1. La frecuencia de la señal del reloj.
2. La cantidad de cachés de memoria disponibles para la GPU (y su tamaño)
3. La cantidad de núcleos CUDA que tiene la GPU (aumenta la cantidad de cálculos que se pueden realizar simultáneamente)

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¿Qué es una CPU?

CPU significa unidad central de procesamiento (CPU). Este componente semiconductor es el procesador central o principal de una computadora. Las CPU contienen pequeños circuitos electrónicos, capaces de ejecutar los complejos cálculos simultáneos necesarios para la informática moderna. En general, las ejecuciones clave de una CPU son:

• Operaciones de entrada/salida (E/S)
• Lógica
• Aritmética
• Controlador Los cálculos los realiza principalmente la unidad aritmético-lógica (ALU) junto con los registros del procesador, así como una unidad de control. La unidad de control de la CPU decodifica y ejecuta instrucciones, recuperando datos de la memoria según sea necesario. De manera similar, una unidad de gestión de memoria gestiona las funciones de memoria y almacenamiento en caché.

Las CPU modernas son microprocesadores de circuitos integrados (IC) complejos compuestos por varias CPU más pequeñas. Cada “mini” CPU/IC se conoce como “núcleo” y los procesadores multinúcleo ofrecen una computación más rápida y potente. Las cosas se vuelven aún más complejas con la introducción de subprocesos, que son subdivisiones virtuales de la funcionalidad de la CPU que multiplican la potencia de procesamiento de la CPU.

Además, otras disposiciones de CPU incluyen cachés de memoria integradas e interfaces para componentes periféricos para crear lo que se llama un sistema en un chip (SoC).

GPU vs CPU: datos imprescindibles

• Las GPU no son solo para gráficos por computadora. La tecnología GPU también está impulsando el aprendizaje profundo, la inteligencia artificial, el cifrado, las supercomputadoras y los centros de datos a hiperescala.
• ¡Las CPU actuales pueden procesar entre uno y cinco mil millones de operaciones por segundo!
• Las GPU también se están utilizando en el desarrollo de nuevas tecnologías de reconocimiento de imágenes necesarias para los vehículos autónomos y otros vehículos autónomos.
• Las CPU contienen millones de transistores microscópicos. Básicamente, funcionan como pequeños interruptores de encendido y apagado para dirigir el flujo de corriente a través del CI y traducir las tareas en una salida binaria.
• En general, la CPU determina qué tan rápido funcionará una computadora.
• La CPU y la GPU de una computadora están conectadas a través de un bus PCI Express.

GPU vs CPU: Conlusión

La CPU y la GPU son la sala de máquinas de una computadora contemporánea. La tarjeta gráfica, en particular, se está volviendo esencial, no solo para aplicaciones avanzadas como diseño gráfico y asistido por computadora y juegos, sino también para el desarrollo de potentes supercomputadoras que aprovechan la arquitectura informática paralela de múltiples núcleos y subprocesos que fue desarrollado a través de GPU.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la función «Fetch» de la CPU?

Fetch es donde la CPU dirige la RAM a una dirección específica para recuperar un dato específico que luego puede procesarse. Los datos pueden tener la forma de una dirección, números o letras.

¿Qué es «Decodificar»?

La decodificación es una etapa del ciclo de instrucciones de la CPU donde determina cuál es la instrucción que ha recibido y los operandos que serán necesarios para ejecutarla.

¿Qué es la función «Ejecutar» de una CPU?

Aquí es donde la unidad de control de la CPU convierte la información decodificada en un conjunto de señales eléctricas que se envían a varias partes de la CPU.

¿Qué son los gráficos integrados?

Los gráficos integrados describen una disposición en la que la GPU y la CPU están juntas en el mismo chip y comparten memoria caché. Esta es una disposición común en las computadoras portátiles donde el espacio puede ser limitado. Los gráficos compartidos también ahorran costes y energía. Un ejemplo son los gráficos Intel UHD presentados en 2017.

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¿Puedes usar una GPU para minar criptomonedas?

¡Sí! Una aplicación emergente de potentes GPU es la minería de criptomonedas. Esto se debe a que tienen mayor potencia de procesamiento y menor consumo de energía que las CPU.