Die GPU oder Graphical Processing Unit ist ein dedizierter Mikrochip, der speziell darauf ausgelegt ist, grafikbezogene Aufgaben viel schneller als eine CPU oder Central Processing Unit auszuführen . 

Im Allgemeinen übernehmen GPUs^(GPUs) die visuelle Seite von Videospielen sowie Videobearbeitungssoftware, Grafikdesign, 3D-Design und andere ähnliche Tools. In letzter Zeit wurden GPUs auch für bestimmte nicht grafische Aufgaben wie das Schürfen von Kryptowährungen eingesetzt, was mit ihrem einzigartigen internen Design gut funktioniert.

Der Unterschied zwischen^{(Difference Between)} einer GPU und einer CPU

Jeder Computer, egal ob Laptop, Tablet oder Spielkonsole, hat eine CPU . Die CPU ist das Gehirn der Maschine. Wenn Sie Software auf Ihrem Gerät ausführen, ist es die CPU , die den Anweisungen folgt und alle erforderlichen Berechnungen durchführt. Natürlich führt jeder Mikrochip Anweisungen aus, also was macht eine CPU so besonders? 

Die meisten modernen CPUs haben vier CPU-Kerne^{(CPU cores)} , obwohl diese Zahl schnell wächst. Die Anzahl der Berechnungen, die eine CPU gleichzeitig durchführen kann, ist durch die Anzahl der Kerne begrenzt. Aber eine CPU ist sehr gut darin, eine kleine Anzahl komplexer Berechnungen jeglicher Art sehr schnell nacheinander durchzuführen.

Moderne GPUs haben jedoch eine ganz andere Designphilosophie. Anstelle einer kleinen Anzahl komplexer, voll funktionsfähiger Verarbeitungskerne verfügen sie über Hunderte oder Tausende einfacher Prozessorkerne, die darauf ausgelegt sind, Anweisungen parallel auszuführen, insbesondere in Bezug auf Grafiken. 

Zum Beispiel eine Anweisung, ein Pixel im Bild auf eine bestimmte Weise zu schattieren. Moderne^(Modern) Computerbildschirme haben Millionen von Pixeln. Um realistische 3D-Grafiken mit flüssigen Bildraten zu rendern und zu animieren, ist diese enorme Parallelverarbeitungsleistung erforderlich. Wenn Sie also viele, viele einfache Befehle gleichzeitig verarbeiten möchten, benötigen Sie eine GPU .

^{(Are GPUs)}Sind GPUs und Grafikkarten^{(Graphics Cards)} dasselbe ?^{(Same Thing)}

Es ist üblich geworden, die Begriffe „ GPU “ und „Grafikkarte“ synonym zu verwenden. Was^(Which) zu Situationen führt, in denen jemand sagt, dass sein Computer keine GPU hat, aber was er wirklich meint, ist, dass der Computer keine Grafikkarte hat.

Was ist eine GPU ? Die GPU bezieht sich speziell auf den Mikroprozessor selbst, aber natürlich kann eine GPU nicht alleine arbeiten. Es braucht andere Komponenten, um seine Arbeit zu erledigen. Sehen wir uns also die verschiedenen Möglichkeiten an, wie GPUs verpackt sind.

Grafikkarten

Eine Grafikkarte ist ein separates Gerät, das in einen Standardsteckplatz auf der Hauptplatine Ihres Computers eingesteckt wird. Es besteht aus der Leiterplatte, der GPU , Speicher, Displayanschlüssen, Stromanschlüssen und anderen verschiedenen Komponenten, die die GPU benötigt.

Grafikkarten verfügen außerdem über dedizierte Kühlsysteme, die dazu beitragen, die GPU auf einer sicheren Betriebstemperatur zu halten. Der Hauptvorteil von Grafikkarten besteht darin, dass sie problemlos durch neuere Modelle ersetzt werden können, ohne dass der gesamte Computer oder das Motherboard ausgetauscht werden müssen.

Integrierte GPUs

Integrierte GPUs sind im gleichen Gehäuse wie eine CPU verbaut^(CPU) . Ein damit ausgestatteter Computer benötigt also keine separate Grafikkarte, um zu funktionieren. Display -Anschlüsse werden von der Hauptplatine bereitgestellt und die GPU teilt sich denselben Speicherpool wie die CPU . Natürlich teilen sich CPU und GPU auch das gleiche Kühlsystem und Netzteil. 

Integrierte GPUs sind heutzutage ziemlich leistungsfähig und einige können sogar für bescheidene Videospielgrafiken verwendet werden, aber ihr Hauptvorteil sind Kosten- und Platzeinsparungen. Deshalb^(Which) sind sie eine beliebte Lösung in vielen Laptops.

Tablets und Smartphones haben auch integrierte GPUs , aber diese sind Teil eines „System-on-a-Chip“-Pakets. Auf Computern teilen sich nur die CPU und die GPU dasselbe Paket. Im Fall von SoCs befinden sich RAM , Speicher, Peripheriecontroller und andere Komponenten, aus denen das gesamte System besteht, alle auf demselben Siliziumpaket.

Dedizierte GPUs

Eine dedizierte GPU unterscheidet sich von einer Grafikkarte und integrierten GPUs . Es ist am einfachsten, sich das als eine Grafikkarte vorzustellen, die in den Computer eingebaut wurde. Laptops sind die Hauptgeräte, die dedizierte GPUs verwenden .

Genau wie bei einer Grafikkarte verfügt die GPU über einen eigenen Speicher und eine eigene Kühlung, aber im Gegensatz zu einer Grafikkarte können Sie Ihre dedizierte GPU nicht ändern oder aufrüsten . Es gibt eine kleine Anzahl von Laptops, die austauschbare GPU - Module verwenden, aber dies ist eine seltene Ausnahme.

Externe Grafikkarten

Eine neuere Entwicklung, externe Grafikkarten, nutzen Hochgeschwindigkeitsanschlüsse auf modernen Computern. Thunderbolt 3 über USB C^{(Thunderbolt 3 over USB C)} ist die Lösung der Wahl. Externe Karten können entweder eine integrierte Lösung oder einfach ein Gehäuse sein, das Sie mit jeder passenden Grafikkarte verwenden können.

Dies ist eine gute Lösung für Laptop-Benutzer, die am Schreibtisch eine leistungsfähigere GPU- Lösung wünschen. ^(GPU)Sie können mehr über externe GPUs^{(external GPUs)} in unserem Artikel darüber lesen.

GPU-Spezifikationen verstehen

Wenn Sie wissen möchten, wie Sie zwischen verschiedenen Grafikkarten wählen können, werfen Sie einen Blick auf unsere Grafikkarten-Käuferanleitung^{(graphics card buyer’s guide)} für eine detaillierte Erklärung der GPU - Spezifikationen. Wenn Sie nur einen kurzen Überblick wünschen, sind hier die wichtigsten Zahlen, die in Bezug auf GPUs^(GPU) wichtig sind :

• Die Anzahl der Prozessoren
• Die Menge an Speicher
• Die gesamte Speicherbandbreite
• Besonderheiten, wie Hardware-Raytracing

Leider sagt Ihnen die Kenntnis dieser Zahlen oder Details nicht viel über die Leistung einer bestimmten GPU oder Grafikkarte aus. Was am Ende am wichtigsten ist, ist die Leistung mit den Anwendungen, die Sie ausführen möchten, was Sie leicht in veröffentlichten Benchmarks online finden können.

Allgemeine GPU-Computing-Aufgaben

Das Letzte, was Sie über moderne GPUs wissen sollten, ist, dass sie für bestimmte nicht grafische Aufgaben verwendet werden können. Da GPUs im Wesentlichen aus einer großen Anzahl einfacher Prozessoren bestehen, kann jeder Job, der viele parallele Berechnungen erfordert, davon profitieren, auf einer GPU ausgeführt zu werden .

Karten der Marke Nvidia arbeiten beispielsweise mit ^(Nvidia)CUDA - Anweisungen ( Compute Unified Device Architecture ). Sie können mit CUDA^(CUDA) Software schreiben, die das einzigartige Design der GPU nutzt, um bestimmte Arten von Berechnungen zu beschleunigen.

Es gibt auch OpenCL , das nicht an eine bestimmte Kartenmarke gebunden ist. GPUs werden für Big-Data-Analysen, maschinelles Lernen, Deep Learning, Kryptowährungs-Mining und eine ständig wachsende Liste fortschrittlicher Jobs eingesetzt, für die in der Vergangenheit Supercomputer benötigt worden wären.

Ich kann jetzt klar sehen

Dies sind die wichtigsten Fakten, die Sie darüber wissen müssen, was GPUs sind. Jetzt wissen Sie, was sie sind, wofür sie verwendet werden und wie sie sich von anderen Arten von Prozessoren unterscheiden. Wir alle sollten GPUs dankbar sein . Die Nutzung von Computern wäre ohne sie viel weniger bunt und freundlich!

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!

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