CPU vs. GPU erklärt: Ihr ultimativer Leitfaden für Gaming-GPUs
Sie wissen wahrscheinlich, dass Ihr Computer sowohl eine CPU als auch eine GPU hat, und fragen sich, was der Unterschied zwischen CPU und GPU ist!
Die CPU (Central Processing Unit) ist die Computerkomponente, die alle Rechenfunktionen in Ihrem Computer verarbeitet. Auf der anderen Seite übernimmt die GPU (Graphics Processing Unit) den größten Teil der grafischen Arbeit.
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Sie fragen sich vielleicht auch, wie eine CPU und eine GPU zusammenarbeiten und welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten es gibt. Nun, lassen Sie uns einen Blick darauf werfen, wie die CPU im Vergleich zur GPU abschneidet, insbesondere im Zusammenhang mit Spielen.
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- CPU vs. GPU: Was ist eine CPU und was macht sie?
- CPU vs. GPU: Was ist eine GPU und was macht sie?
- CPU vs. GPU: Warum brauchen Sie beides auf Ihrem Computer?
- CPU vs. GPU für Spiele
- CPU vs. GPU: So wählen Sie CPUs und GPUs für Spiele aus
CPU vs. GPU: Was ist eine CPU und was macht sie?
Die CPU ist das Gehirn des Computers. Es ist verantwortlich für die Interpretation und Ausführung aller Datenanforderungen – Befehle, Anweisungen oder Prozesse.
Die CPU berechnet Informationen und verarbeitet Daten für alle Komponenten in einem Computersystem. CPUs berechnen Anweisungen und verwalten RAM, Festplatten, Grafikkarten, Monitore, Netzwerkadapter und mehr.
Zusätzlich steuert die CPU Ein-/Ausgabegeräte wie Tastaturen und Monitore.
Wie ich bereits erwähnt habe, verarbeitet die CPU die allgemeine Verarbeitung, ist aber nicht sehr gut in der Grafikverarbeitung. Aus diesem Grund haben Computerdesigner eine GPU oder Grafikkarte für High-End-Gaming-Systeme entwickelt.
In einigen Fällen ist eine GPU in eine CPU integriert und teilt sich den Computerspeicher mit der CPU. Wie ich jedoch im letzten Absatz angedeutet habe, benötigen High-End-Gaming-Systeme eine separate GPU mit dediziertem VRAM (Video-RAM).
Eine Möglichkeit, die Leistung einer CPU zu bestimmen, ist ihre Taktrate, d. h. die Anzahl der Befehle, die sie pro Sekunde verarbeiten kann.
CPUs werden oft anhand ihrer Taktrate gemessen, d. h. der Anzahl der Befehle, die sie pro Sekunde verarbeiten können.
CPUs sind in Desktop-, Laptop- und Tablet-Computern zu finden. Sie sind auch in mobilen Geräten wie Smartphones und Tablets zu finden.
Darüber hinaus stammen CPUs von einer Reihe von Herstellern, die beliebtesten sind Intel und AMD. Schließlich gibt es zwei Kategorien von CPUs – x86 oder x64. x64-Prozessoren sind leistungsfähiger als x86-CPUs.
Wie CPUs funktionieren
Um CPU und GPU zu vergleichen, kann es hilfreich sein, zu wissen, wie CPUs funktionieren.
Die CPU verfügt über einen Mikroprozessor, der mit dem Speicher des Computers kommuniziert. Dies ermöglicht eine effizientere Datenverarbeitung und Verwaltung von Informationen.
Wenn die CPU Informationen aus dem Speicher benötigt, sendet sie eine Adresse namens CPU-Register aus. Die CPU sendet die Daten, die sich an dieser Adresse im Speicher befinden, an ein CPU-Register und verarbeitet sie dann im laufenden Betrieb.
Die CPU-Register sind die schnellsten Speichergeräte in einem Computersystem. Sie ermöglichen nur die Ausführung einer logischen Operation pro Taktzyklus (z. B. Addieren oder Multiplizieren).
Idealerweise sollte der Speicher die angeforderten Informationen an die CPU senden, ohne sie von der Platte holen zu müssen. Wenn der Arbeitsspeicher des Computers jedoch nicht ausreicht, um Daten so schnell zu speichern, wie die CPU sie anfordert, ruft der Arbeitsspeicher die Daten direkt von der Festplatte ab.
Dies führt zu einer langsameren Verarbeitung, da der Plattenspeicher viel langsamer ist als der Computerspeicher.
CPU-Kerne erklärt
Um CPU und GPU weiter zu vergleichen, erklärt dieser Abschnitt CPU-Kerne.
Ein CPU-Kern ist ein physischer Prozessor innerhalb einer CPU. Eine Single-Core-CPU hat nur einen CPU-Kern, während eine Dual-Core-CPU zwei hat und so weiter.
CPUs können mehrere Kerne haben. Wie Sie später sehen werden, haben GPUs viel mehr Kerne als CPUs.
Der Vorteil mehrerer Prozessorkerne in einer CPU besteht darin, dass die Kerne Anweisungen parallel ausführen, um die Leistung zu verbessern.
Durch die parallele Ausführung von Anweisungen auf mehreren Kernen können Aufgaben in kürzerer Zeit erledigt werden. CPU-Kerne werden zusammen gruppiert.
Darüber hinaus teilen sie sich CPU-Ressourcen wie RAM oder Cache-Speicher, wodurch Aufgaben schneller verarbeitet werden können, da weniger Schritte durchlaufen werden.
CPU vs. GPU: Was ist eine GPU und was macht sie?
Nachdem Sie nun ein wenig über CPUs und ihre Funktionsweise wissen, werden in diesem Abschnitt GPUs und ihre Funktionsweise erläutert, um CPU und GPU weiter zu vergleichen.
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Eine GPU ist ein Prozessor, der auf grafikbezogene Berechnungen spezialisiert ist.
Grafikkarten sollen die Verarbeitung für Computerspiele beschleunigen. Darüber hinaus sind GPUs besser gerüstet, um realistischere und komplexere Bilder mit besserer Leistung als CPUs anzubieten.
Wenn Sie ein Gamer sind, möchten Sie, dass Ihre Gaming-Bilder in Echtzeit ohne Verzögerung gerendert werden. Ein leistungsstarker Grafikprozessor erledigt dies für Sie.
Wie ich im CPU-Abschnitt dieses Handbuchs erwähnt habe, verarbeitet die CPU die allgemeine Verarbeitung, ist jedoch bei der Grafikverarbeitung nicht besonders gut. Aus diesem Grund wurde für High-End-Gaming-Systeme zusätzlich eine GPU oder Grafikkarte entwickelt.
Aus diesem Grund verfügen Grafikkarten über eine eigene CPU, RAM und Speicher (VRAM). Die GPU verwendet ausschließlich diese Geräte.
Hersteller stellen zwei Haupttypen von GPUs her: integriert oder diskret. Eine integrierte GPU (auch bekannt als On-Die-GPU) ist eine GPU, die auf der CPU aufgebaut ist. Integrierte GPUs teilen sich den Computerspeicher mit der CPU.
Ein gutes Beispiel für eine integrierte GPU ist Intel HD Graphics 400. Wie zu erwarten, sind integrierte GPUs langsamer als eigenständige (oder diskrete) Grafikkarten.
Ein Vorteil der integrierten GPU ist jedoch, dass sie eine bessere Energieeffizienz bieten, was zu einer längeren Akkulaufzeit führt, insbesondere bei Mobilgeräten. Selbst in Laptops verbrauchen integrierte GPUs weniger Batterie als dedizierte GPUs.
Das erklärt auch, warum Gaming-Laptops selten lange Akkulaufzeiten haben.
Auf der anderen Seite ist eine diskrete GPU eine, die über ihren eigenen dedizierten VRAM (Video-RAMs) verfügt. Eine diskrete GPU hat mehr Kerne und führt schnellere Berechnungen durch, da sie keine CPU-Ressourcen teilt.
NVIDIA GeForce MX150 ist eine diskrete GPU mit einem dedizierten 2 GB GDDR5-Speicher. Wie ich bereits angedeutet habe, verbraucht ein Computer mit einer dedizierten GPU leider mehr Akku!
Wie GPUs funktionieren
Um CPU und GPU besser zu verstehen, erklärt dieser Abschnitt, wie GPUs funktionieren.
Wie ich bereits mehrfach in diesem Handbuch erwähnt habe, sind GPUs im Gegensatz zu CPUs speziell für Hochleistungs-Echtzeit-Computing konzipiert. Diese spezialisierten Geräte berechnen Aufgaben, die vom Rendern von Videospielen über die hochwertige Videobearbeitung bis hin zum Ausführen von Simulationen reichen.
Außerdem hätten Sie inzwischen vermutet, dass GPUs Informationen schneller verarbeiten als CPUs. Der Grund dafür ist, dass eine GPU für Echtzeit-Computing ausgelegt ist, die CPU jedoch nicht.
Dies bedeutet, dass eine CPU Dutzende von CPU-Kernen verwendet, während GPUs Hunderte von Prozessorkernen (sogenannte Shader) für die Grafikverarbeitung nutzen. Eine GPU kann Tausende von Anweisungen parallel (gleichzeitig) ausführen, während eine CPU nur jeweils eine Anweisung ausführen kann.
Dies ist ein sehr wichtiger Unterschied zwischen CPU und GPU, da er den Kern ihrer Leistungsunterschiede ausmacht.
GPUs können Daten schneller verarbeiten, da sie eine viel höhere Rechenleistung als CPUs haben. Darüber hinaus verfügt jede GPU über ihre eigenen CPU-Kerne (genannt Shader) und Speicherbänke zum Laden von Anweisungen nach Bedarf.
GPUs haben auch ihren dedizierten Onboard-RAM mit schnellen Zugriffszeiten, der ausschließlich von der Grafikkarte verwendet wird. Darüber hinaus verfügen sie auch über eine dedizierte Bandbreite zum Übertragen von Anweisungen und Daten.
Wenn ein CPU-Kern eine Anweisung ausführt, wird die nächste Anweisung in der Warteschlange deaktiviert, bis sie von der CPU verarbeitet werden kann. Obwohl mit der Hyper-Threading-Technologie CPUs in irgendeiner Form parallel verarbeitet werden können.
Dies bedeutet, dass die CPU-Ausführungszeit zunimmt, wenn mehr CPU-Kerne verwendet werden, da zu einem bestimmten Zeitpunkt weniger aktive Prozessoren zum Ausführen von Anweisungen vorhanden sind. Auf der anderen Seite hat die GPU zu jedem Zeitpunkt alle ihre CPU-Kerne aktiv, es gibt keine Warteschlangen mit Anweisungen.
Eine CPU hat also einen oder mehrere CPU-Kerne und GPUs haben Hunderte von Shadern. Aus diesem Grund können GPUs Hochleistungs-Echtzeitberechnungen besser durchführen als CPUs.
Darüber hinaus hat eine integrierte GPU (auch bekannt als On-Die) normalerweise weniger CPU-Kerne als eine CPU.
GPUs sind darauf ausgelegt, Grafikbefehle viel schneller als CPUs zu verarbeiten, weshalb die meisten Spielekonsolen GPUs anstelle von CPUs zum Rendern von Bildern verwenden. Da GPUs jedoch Anweisungen schneller berechnen, verbrauchen sie auch mehr Strom.
Spielkonsolen wie Xbox One S verwenden die CPU tatsächlich für Rechenaufgaben, während die GPU ausschließlich zum Rendern von Bildern in Spielen verwendet wird.
Mit diesem Design reduziert die Spielekonsole den Stromverbrauch erheblich.
GPU-Kerne erklärt
Jede CPU und GPU hat eine bestimmte Anzahl von Kernen. Ein CPU-Kern ist der Hauptprozessor, der für die Ausführung von Anweisungen verantwortlich ist. Ein GPU-Kern hingegen – auch Shader genannt – führt Grafikberechnungen durch.
Je mehr CPU-Kerne oder Shader Sie in einer GPU haben, desto schneller verarbeitet sie Informationen. Beispielsweise hat Intel Core i7-8750H mit sechs Kernen eine viel höhere Leistung als Intel Core i5-8300HQ mit vier Kernen.
Ebenso verfügt eine NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti über mehr Shader (2560) und damit über mehr Rechenleistung – und damit über eine bessere Leistung für Aufgaben wie das Rendern von Videospielen. Im Vergleich dazu hat die GeForce GTX 1050 Ti (mit 768 Shadern bzw. Kernen) weniger Rechenleistung.
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Ein Grund für den Leistungsunterschied zwischen einer CPU und einer GPU ist ihre Bandbreitenarchitektur.
Jede CPU und GPU verfügt über eine bestimmte Bandbreite zum Übertragen von Daten. Die CPU verwendet typischerweise den Hauptsystemspeicher, um die Anweisungen zu übertragen, die sie ausführt.
Auf der anderen Seite verwenden GPUs schnellen dedizierten Speicher vom Typ HBM oder GDDR.
Vor diesem Hintergrund können Sie besser verstehen, warum CPUs für speicherintensive Aufgaben nicht so gut sind wie GPUs. Die CPU hat nur Zugriff auf die Bandbreite Ihres Hauptsystemspeichers, der langsamer ist als dedizierte GPU-Speicher vom HBM- oder GDDR-Typ.
CPU vs. GPU: Warum brauchen Sie beides auf Ihrem Computer?
CPUs und GPUs arbeiten Hand in Hand, um CPU-intensive Aufgaben wie Videobearbeitung oder Computerprogrammierung auszuführen.
Computer sind als Allzweckgeräte konzipiert, sodass sowohl CPU als auch GPU unterschiedliche Funktionen ausführen. In einem Computer ist die CPU für die Programmausführung und die Eingabe-/Ausgabeverwaltung verantwortlich.
Sie sind auch für Systemsteuerungsaufgaben wie die Verwaltung der Stromversorgung oder die Steuerung der Systemtemperatur verantwortlich.
Im Gegensatz dazu sind GPUs speziell darauf ausgelegt, Grafikdaten schnell zu manipulieren. Daher sind GPUs besser darin, Berechnungsaufgaben wie Animationsframes und Bilder zu verwalten.
Wenn eine CPU CPU-intensive Aufgaben ausführt, gibt die CPU Befehle an die Grafikkarte aus, um dieselben Arten von Berechnungen parallel auszuführen, da die GPU bei solchen Anweisungen besser ist.
Da CPUs komplexe Berechnungen besser handhaben können, bewältigen sie auch Aufgaben, bei denen es auf Zahlen ankommt. Im Gegensatz dazu schneiden Grafikprozessoren (GPUs) besser bei Mathematik ab, die viel sich wiederholende Arithmetik beinhaltet.
Zum Beispiel addiert eine GPU die Farben in einem Pixelblock mehr als eine CPU – also fordert die CPU die GPU auf, solche Aufgaben auszuführen.
CPU und GPU ergänzen sich gegenseitig, indem sie unterschiedliche Arten von Arbeit erledigen: CPU-lastige Aufgaben wie Softwareentwicklung oder das Durchsuchen von Webseiten verbrauchen CPU-Ressourcen, während grafikintensive Anwendungen auf GPUs ausgeführt werden.
CPU vs. GPU für Spiele
In diesem Leitfaden wurde bereits festgestellt, dass sich CPUs und GPUs ergänzen, indem sie unterschiedliche Arten von Aufgaben bewältigen. Während CPU-lastige Aufgaben wie Softwareentwicklung oder das Durchsuchen von Webseiten CPU-Ressourcen verbrauchen, werden grafikintensive Anwendungen auf GPUs ausgeführt.
Obwohl prozessorintensive Spiele manchmal stärker auf die CPU angewiesen sind, funktionieren sie dennoch besser, wenn der Computer auch über eine leistungsstarke GPU verfügt, die die Berechnungen zum Rendern von Bildern bewältigen kann.
Zudem lassen sich CPU-intensive Spiele so gestalten, dass CPU und GPU zusammenarbeiten – sich gegenseitig ergänzen.
Zum Beispiel können CPU-lastige Spiele eine Option zur Parallelisierung haben. Diese Einstellung ermöglicht die Verteilung von Workloads auf mehrere CPUs, was die Leistung steigern kann.
Aus diesem Grund können CPU- und GPU-lastige Spiele auf einem PC mit mehr CPU-Kernen oder GPUs, die über genügend Leistung verfügen, schneller ausgeführt werden.
Integrierte GPUs für Spiele
Integrierte GPUs sind integrierte Grafikprozessoren (IGPs), die in die CPU integriert sind und Systemressourcen wie RAM gemeinsam nutzen.
Während integrierte GPUs einige Einschränkungen für Spiele haben, können sie Ihnen dennoch eine anständige Leistung bieten, wenn Sie CPU-intensive Spiele mit niedrigen Bildschirmauflösungen spielen.
Allerdings laufen CPU-lastige Spiele wie Civilization VI auf integrierten GPUs möglicherweise nicht so flüssig. Dies liegt daran, dass die CPU ihren integrierten Grafikprozessor anstelle einer dedizierten GPU zum Rendern von Bildern verwendet.
Dedizierte GPUs für Gaming
Dedizierte GPUs sind Grafikprozessoren (GPUs), die über eigene dedizierte Ressourcen wie RAM (VRAM) und Bandbreite verfügen.
Wenn alle anderen Faktoren gleich sind, bietet eine dedizierte GPU oft eine bessere Leistung für CPU-intensive Spiele mit hohen Auflösungen als ihr integriertes Gegenstück. Wie bereits erwähnt, verbrauchen dedizierte GPUs jedoch mehr Batterien.
Dies erklärt, warum CPU-lastige Spiele wie Civilization VI auf einer dedizierten GPU mit höherer Leistung besser laufen können, was schnellere Bildraten und klarere Bilder erzeugen kann.
CPU vs. GPU: So wählen Sie CPUs und GPUs für Spiele aus
Viele Gamer entscheiden sich dafür, CPU und GPU separat zu kaufen. Wenn Sie sich für diese Option entscheiden, ist es wichtig, dass Sie die richtige CPU/GPU-Kombination für Ihre Gaming-Anforderungen auswählen.
Als Faustregel gilt, dass CPUs der Intel Core i-Serie gut funktionieren Nvidia-Grafikkarten um beim Erledigen von Aufgaben eine schnelle Leistung zu erzielen.
Wenn Sie nach einer AMD-CPU suchen, die gut mit leistungsstarken GPUs funktioniert, schauen Sie sich an Ryzen Threadripper-Prozessoren .
Neben guten CPUs benötigen Sie für Ihre Gaming-Anforderungen auch leistungsstarke GPUs. Generell werden Nvidia (NVidia) Grafikkarten empfohlen.
Insbesondere sollten Sie eine GeForce GTX 1050 Ti oder höher anstreben, wenn Sie ein knappes Budget haben.
Im Allgemeinen hängt alles davon ab, welche Art von Spielen Sie spielen. Wenn Sie leichte Spiele spielen, reicht eine integrierte/IGP-GPU aus.
Wenn Sie jedoch ein starker Gamer sind, der grafikintensive Spiele spielt, sollten Sie sich für ein Gerät mit diskreten GPUs entscheiden.
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