Madem GPU’lar Daha Hızlı, Neden Hâlâ CPU’ları Kullanıyoruz?

Bilgisayarlarımızın, akıllı telefonlarımızın işlem merkezlerinin gücü her geçen gün artıyor. Grafik İşlemci Ünitesi (GPU) ve Merkezi İşlem Birimi (CPU) olarak bildiğimiz iki temel donanım devresi, hızlı bilgisayarlarımızın bel kemiği konumundalar. Son yıllarda GPU’ların performansı, CPU’ları epey geride bıraktı. Peki neden hala CPU’lardan vazgeçemiyoruz?

Mobil işlemci yongası konusunda büyük atılımlar gerçekleştiren üreticiler, 7 nanometrelik mimariye sahip olan işlemcilerle bir zamanlar için imkansız olanı gerçekleştirdiler. Bundan 4 yıl önce çıkan en iyi yongalar bile bugünkü yongaların iki katı kadar büyüktü. Mobil yongaların içerisinde hem CPU hem GPU bulunduğunu düşünürsek, gelinen noktanın masaüstü PC’lerdeki dev işlemci devrelerinden daha ileride olduğunu anlayabiliriz. Nvidia, Intel ve AMD’nin yaptıkları işlere ayrıca girip de lafı uzatmayalım. Hepsi de son derece yüksek performansa sahip harici işlem birimleri geliştiriyor.

Bugün CPU, GPU nedir, aralarında ne fark var, en önemlisi de GPU'lar daha güçlü ise neden CPU kullanmıyoruz sorularına yanıt veriyoruz. Haydi başlayalım.

GPU nedir?

Madem GPU’lar Daha Hızlı, Neden Hâlâ CPU’ları Kullanıyoruz?

GPU’lar sadece bir alanda uzman olmak üzere tasarlandılar: Grafik verilerini hesaplamak ve işlemek. Eski GPU’ların büyük çoğunluğu, "kayan noktalar" ve "3 boyutlu nesneleri hareket ettirme" üzerine hesaplama yaparlardı. Günümüzde doku işleme, gölge ve dinamik ışık, antialiasing, filtreleme gibi onlarca farklı görsel katman işlemesi yapabiliyorlar.

Özellikle 3 boyutlu bilgisayar grafikleri, olağanüstü matematiksel hesaplama kabiliyeti gerektirir: Üç boyutlu bir uzayda yaşıyor, fiziksel olarak iki boyutlu ekranlar kullanıyoruz. GPU’lar ise bu ekranların içerisinde yeniden -var olmayan- 3 boyutlu uzaycıklar inşa ediyorlar. Tüm bu görsel dünyayı yansıtmak ve kullandığımız ekrana uyarlamak da GPU’ların işidir. Kısaca GPU’lar gerçekten zor işlerin altından kalkmak adına tasarlandıkları için işlem kapasitesi yüksek birimlerdir.

CPU nedir?

Madem GPU’lar Daha Hızlı, Neden Hâlâ CPU’ları Kullanıyoruz?

CPU’lar ise yukarıda saydığımız işlemlerde pek de iyi değillerdir. Onlar daha genel amaçlı olup, bilgisayarlar ve akıllı telefonlar başta olmak üzere neredeyse tüm elektronik cihazlarda diğer işleri hesaplamak adına tasarlanırlar. Sistemdeki parçaların koordinasyonu, hafıza cihazları, önbellek sistemleri gibi parçalar arasındaki bilgi trafiğini kontrol ederler. Sistemler CPU’lar olmadan başlatılamaz, bunun için de örneğin bilgisayarlarda BIOS önyükleme kodları, diğer cihazlarda da özgün sistemler kullanılır.

CPU, sistemin tüm kaynakları yönetir. Veri yolları üzerindeki bitler, klavyenize girdiğiniz bir harfin ekranınıza yansıyana kadar geçen tepkime süresindeki işlemleri halleder. Yani beyin CPU'dur. GPU ise bu beynin görsel algılama, algılananı işleme, yansıtma birimidir. Görsel işlemler daha yüksek boyutlarda veri girdisi, daha zor problemler içerdiği için GPU'lar daha yüksek işlem gücü ve kapasitesine sahip olur.

Peki madem öyle, neden CPU'lar yerine GPU'ları kullanmıyoruz?

Madem GPU’lar Daha Hızlı, Neden Hâlâ CPU’ları Kullanıyoruz?

GPU’ların işlem gücüne sahip CPU’lar tasarlayıp üretmeye yönelik fikirler ortalıkta uzun zamandır dolaşıyor. Öncelikle böyle bir şeyin imkansız olacağını ve bilgisayarların bütün mimarilerinin yeniden tasarlanmak zorunda olacağını bilmek lazım. Ana birimi olmayan bir anakart tasarlamaktan başlayıp, bu platformu yürütmek için yeni bir işletim sistemi yazmak zorunda kalabiliriz.

GPU ve CPU’nun temel farkını anlamak istiyorsanız şu benzetme daha da yardımcı olabilir:

GPU’lar Usain Bolt gibidirler. Kısa sürede çok sayıda işlemi gerçekleştirirler. İşleri 100 metreyi en kısa sürede koşmak, en iyi grafik işleme sonuçlarını en kısa sürede vermektir. CPU’lar ise dekatlon atletleri gibidir. Dekatlon, 10 farklı atletizm türünü içeren bir branştır, atletler bu branşların hepsinde yarışırlar. Yani uzun süreler boyunca dayanmak, farklı alanlarda uzun vadeli yüksek performans serilemek, bazı durumlarda vücutlarındaki kaynakları idareli kullanmak zorunladırlar.

Madem GPU’lar Daha Hızlı, Neden Hâlâ CPU’ları Kullanıyoruz?

CPU'ların odaklandıkları işlem türü, çalıştıkları görevler kullanıcı taleplerine göre değişir. Eğer GPU'yerine CPU kullanmak istersek, bir dekatlon ya da maraton koşucusundan 100 metrede dünya rekoru kırmasını isteriz. Bunun için de o sporcunun çocukluğuna inmek, onu bir kısa mesafe koşucusu olarak yetiştirmek gerekir. Kısaca GPU'lar, CPU'lar yerine kullanılırsa bugün yaygın durumda olan en küçüğünden en büyüğüne, en güçsüzünden en güçlüsüne bütün bilgisayarları, akıllı telefonları yeniden tasarlamak gerekir. Yeni sistemlerin tüketiciye ulaşması da eğer başarıya ulaşırsa bilgisayarlar gibi neredeyse 1 asrı bulabilir.

YORUMLAR

(5)

Emre Emre 6 yıl önce

Olay sadece bunla bitmiyor. CPU bir dikey işlem birimidir bu nedenle çekirdek ve ht gibi teknolojilere ihtiyaç duyar çünkü işlemlerin multi core bölünmesi gerekir yoksa işlemler sıraya girer. Grafik kartı yatay bir işlem birimidir. Bir veriyi alır ve bunu teraflops oranında işler ve verir. Yani siz grafik gibi bir zibilyon tane pixeli cpu ya işletirseniz muhtemelen gpu dan yavaş çalışır aynı şekilde sadece bir sayısal döngüyü gpu dan isterseniz muhtemelen cpu dan daha çok bekleyeceksiniz. Bunun yerine 2 birimin desteklenmesi gerekir örneğin grafikteki physics işlemlerini cpu ya devredip gpu unun sadece görüntü işlemesi için rahatlatmak gibi. Ki bunu bazı oyunlar yapıyor ama bunun oyun düzeyinde değil işletim sistemi üzerinde olması gerekiyor. DirectX bunu bir nebze desteklese de vulkan bunun için çıkmış bir api işlemi bölüyor sadece birinin değil olaya hem cpu hem gpu yu koyuyor. Ayrıca arm teknolojisi gelişmeye devam ediyor. Eninde sonunda grafik kartına yardımcı olması için bir cpu birimi oluşturulup grafik kartı üzerine konumlandırılacak. Yada cpu nun bazı özellikleri gpu ya entegre edilecek. Asıl yükseliş ve grafiklerdeki değişimin o zaman olacağına inanıyorum. Diğer yandan gpu cpu gibi kullanmak hayalden başka bir olay değil hem teknik hemde işlevsel açıdan. Ekran kartlarındaki hızlanmayı şifreleme ve şifre çözme gibi işlemlerde kullanmak çok daha mantıklıdır ki bunun örnekleri de vardır. Hala neden winzip yada winrar ın grafik kartından yararlanmadığını anlamış değilim açıkcası. Eğer bir şifre kırmak istiyorsanız grafik kartını kullanmak size daha çok işlem hacmi sağlar çünkü teraflops oranında işlemi 1 sn den çok daha az zamanda yaparsınız. Cpu da ise işlemi 1000 treatde yapsanız core ve cpu yapısına takılır. Yani olay aslında işletim sistemi ve programcıların üşengeçliklerinde. İki donanımda birbirlerine destek olabilir ve verim çok daha iyi olabilir.