Salah satu bagian perangkat keras yang berfungsi sebagai unit komputasi inti dalam sebuah server adalah unit pemrosesan pusat (CPU). Unit pemrosesan grafik (GPU) adalah komponen perangkat keras serupa tetapi lebih khusus yang menangani semua jenis tugas komputasi yang diperlukan agar sistem operasi dan aplikasi dapat berjalan. GPU lebih efisien menangani operasi matematika kompleks yang berjalan paralel daripada CPU biasa. GPU awalnya dibuat untuk menangani tugas rendering grafis dalam game dan animasi, tetapi sekarang digunakan untuk berbagai tujuan.
Mengenal Perbedaan CPU dan GPU Beserta Fungsi dan Karakteristiknya
Pada awalnya, GPU dirancang untuk menghasilkan grafik dalam komputer dan konsol video game, tetapi sejak tahun 2010, GPU juga digunakan untuk mempercepat perhitungan yang melibatkan data dalam jumlah besar. CPU dan GPU bekerja sama untuk meningkatkan throughput data dan jumlah perhitungan dalam aplikasi tertentu.
Namun, CPU tidak dapat digantikan sepenuhnya oleh GPU karena GPU melengkapi arsitektur CPU dengan kemampuan perhitungan paralel, sementara CPU tetap bertanggung jawab sebagai pengatur utama sistem. CPU mengoordinasikan tugas komputasi umum, sementara GPU bertanggung jawab untuk tugas yang lebih khusus, terutama yang berkaitan dengan matematika. Kekuatan paralelisme memungkinkan GPU melakukan lebih banyak pekerjaan dalam waktu yang sama daripada CPU.
Apa itu CPU (Central Processing Unit) ?
Sebagai otak komputer, CPU memproses data digital. Terdiri dari memori, unit kontrol, dan unit logika aritmatika (ALU). ALU melakukan operasi logika dan aritmatika pada data yang disimpan dalam memori, sedangkan unit kontrol mengatur aliran data.
Apa itu GPU (Graphics Processing Unit) ?
GPU adalah mikroprosesor tujuan khusus yang dirancang untuk memproses data grafis. GPU dapat mengubah format grafis, melakukan rendering gambar dua dimensi dan tiga dimensi, dan memproses data grafis dengan efisien. Dirancang untuk mengeksekusi instruksi sederhana secara paralel, GPU terdiri dari banyak inti pemrosesan yang relatif lebih banyak, tetapi lebih lemah dibandingkan dengan CPU.
Kesamaan antara GPU dan CPU
Baik unit pemrosesan grafis (GPU) maupun unit pemrosesan pusat (CPU) adalah komponen perangkat keras yang membuat komputer berfungsi. Anda dapat menganggapnya sebagai otak dari perangkat komputasi. Keduanya memiliki komponen internal yang serupa, termasuk:
Core
Baik arsitektur GPU maupun CPU memiliki core yang bertanggung jawab atas semua operasi logika. Core mendapatkan instruksi dari memori dalam bentuk sinyal digital yang disebut bit. Kemudian, ia menerjemahkannya dan menjalankannya melalui gerbang logika dalam siklus instruksi. Meskipun CPU awalnya hanya memiliki satu core, sekarang banyak CPU dan GPU multicore.
Memory
CPU dan GPU melakukan jutaan perhitungan setiap detik dan meningkatkan kinerja pemrosesan dengan menggunakan memori internal. Memori internal yang disebut cache memungkinkan akses data yang cepat. Label L1, L2, dan L3 menunjukkan pengaturan cache pada CPU; L1 adalah yang tercepat, dan L3 adalah yang paling lambat. Dalam setiap siklus instruksi, unit manajemen memori (MMU) mengatur pergerakan data antara core CPU, cache, dan RAM.
Unit kontrol
Selain menyinkronkan tugas pemrosesan, unit kontrol mengontrol frekuensi pulsa listrik yang dibuat oleh unit pemrosesan. CPU dan GPU dengan frekuensi yang lebih tinggi memberikan kinerja yang lebih baik, tetapi komponen-komponen ini berbeda dalam desain dan konfigurasi CPU dan GPU, sehingga keduanya berguna dalam berbagai situasi.
Perbedaan antara CPU dan GPU
Misalnya, animasi video game membutuhkan aplikasi untuk memproses data untuk menampilkan ribuan piksel dengan warna, intensitas cahaya, dan gerakan masing-masing; ini membuat beban kerja komputasi intensif pertama yang tidak dapat ditangani oleh CPU menjadi mungkin karena grafis dan animasi digunakan oleh komputer. Saat itu, perhitungan geometris matematika menyebabkan masalah kinerja pada CPU.
Produsen perangkat keras mulai menyadari bahwa memindahkan tugas-tugas umum berorientasi multimedia dapat menghemat CPU dan meningkatkan kinerja. Untuk beberapa aplikasi komputasi intensif, seperti pembelajaran mesin dan kecerdasan buatan, beban kerja unit pemrosesan grafis (GPU) saat ini lebih efisien daripada CPU.
Untuk memilih perangkat yang sesuai dengan kebutuhan, baik untuk kinerja grafis maupun dalam pemrosesan data umum, penting untuk memahami perbedaan antara CPU dan GPU. Berikut ini adalah beberapa perbedaan utama antara CPU dan GPU:
Fungsi Utama
CPU berkonsentrasi pada eksekusi instruksi program dengan latensi rendah, sementara GPU berkonsentrasi pada throughput tinggi dalam merender grafis.
Jumlah Inti
CPU memiliki lebih sedikit inti, tetapi frekuensi clock yang lebih tinggi, sementara GPU memiliki ribuan inti.
Operasi Paralel
Karena jumlah inti yang tinggi, GPU dapat melakukan operasi data secara paralel, sedangkan CPU lebih terbatas dalam hal ini.
Kecepatan Pemrosesan
GPU cocok untuk aplikasi yang membutuhkan banyak pemrosesan, sedangkan CPU lebih baik untuk aplikasi yang memiliki kecepatan pemrosesan yang lebih lambat.
Kebutuhan Memori
Jika dibandingkan dengan CPU, GPU membutuhkan lebih sedikit memori.
Kapan Memilih GPU daripada CPU ?
Ingatlah bahwa CPU dan GPU tidak saling menggantikan. Untuk beroperasi, setiap server atau instansi server di cloud membutuhkan CPU. Meskipun demikian, beberapa server memiliki GPU sebagai koprocessor tambahan. Karena GPU memiliki kinerja yang lebih baik dalam beberapa fungsi, beberapa jenis beban kerja lebih baik dijalankan pada server yang memiliki GPU. Untuk ilustrasi, GPU cocok untuk:
1. Perhitungan bilangan titik apung (floating point number)
Simulasi ilmiah, pemodelan keuangan, dan pembelajaran mesin menggunakan GPU untuk menangani operasi matematika kompleks yang melibatkan banyak titik apung.
2. Pemrosesan grafik (graphics processing)
GPU ideal untuk aplikasi desain grafis, animasi, dan game karena dibuat khusus untuk menangani rendering grafik 3D, video, dan gambar.
3. Pencocokan pola data (data pattern matching)
Aplikasi seperti bioinformatika, analisis keuangan, dan pengenalan gambar membutuhkan GPU untuk menganalisis kumpulan data yang besar dengan cepat untuk menemukan pola dan tren.
Panduan untuk memilih antara CPU dan GPU
Beban kerja berurutan vs. paralel
Sementara CPU lebih baik dalam menangani rangkaian instruksi berurutan, GPU lebih baik dalam memproses banyak tugas sederhana secara paralel.
Intensitas perhitungan
GPU dapat meningkatkan kinerja secara signifikan untuk aplikasi yang membutuhkan perhitungan matematika yang rumit.
Persyaratan memori
Karena keterbatasan memori GPU, aplikasi yang membutuhkan bandwidth memori yang tinggi mungkin tidak cocok untuk GPU.
Untuk sebagian besar, keputusan antara CPU atau GPU bergantung pada jenis beban kerja dan kebutuhan kinerjanya. Jika aplikasi Anda membutuhkan pemrosesan grafik atau perhitungan paralel yang intensif, GPU mungkin lebih baik. Namun, untuk beban kerja berurutan atau yang membutuhkan memori tinggi, CPU tetap yang terbaik.
