CPU vs GPU explicado: seu guia definitivo para GPUs para jogos
Você provavelmente sabe que seu computador tem uma CPU e uma GPU e se pergunta a diferença entre CPU e GPU!
A CPU (Unidade Central de Processamento) é o componente do computador que lida com todas as funções computacionais em sua máquina. Por outro lado, a GPU (Graphics Processing Unit) faz a maior parte do trabalho gráfico.
Você também pode estar se perguntando como uma CPU e uma GPU trabalham juntas e as diferenças e semelhanças. Bem, vamos dar uma olhada em como a CPU se compara à GPU, especialmente no contexto de jogos.
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- CPU vs GPU: o que é uma CPU e o que ela faz?
- CPU vs GPU: o que é uma GPU e o que ela faz?
- CPU vs GPU: por que você precisa de ambos no seu computador
- CPU vs GPU para jogos
- CPU vs GPU: como escolher CPUs e GPUs para jogos
CPU vs GPU: o que é uma CPU e o que ela faz?
A CPU é o cérebro do computador. É responsável por interpretar e executar todas as solicitações de dados – comandos, instruções ou processos.
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A CPU computa informações e processa dados para todos os componentes em um sistema de computador. As CPUs computam instruções e gerenciam a RAM, discos, placas gráficas, monitores, adaptadores de rede e muito mais.
Além disso, a CPU controla dispositivos de entrada/saída como teclados e monitores.
Como já mencionei, a CPU lida com a procissão geral, mas não é muito boa em processamento gráfico. É por isso que os designers de computador criaram uma GPU ou placa de vídeo para sistemas de jogos de ponta.
Em alguns casos, uma GPU é integrada a uma CPU e compartilha a memória do computador com a CPU. No entanto, como sugeri no último parágrafo, os sistemas de jogos de ponta exigem uma GPU separada com VRAM dedicada (RAM de vídeo).
Uma maneira de determinar o desempenho de uma CPU é por sua velocidade de clock, que é o número de instruções que ela pode processar por segundo.
As CPUs geralmente são medidas por sua velocidade de clock, que é o número de instruções que podem processar por segundo.
CPUs são encontradas em computadores desktop, laptop e tablet. Eles também são encontrados em dispositivos móveis como smartphones e tablets.
Além disso, as CPUs vêm de vários fabricantes, sendo os mais populares Intel e AMD. Finalmente, existem duas categorias de CPUs – x86 ou x64. Processadores x64 são mais poderosos que CPUs x86.
Como as CPUs funcionam
Para ajudar a comparar CPU vs GPU, pode ser útil saber como as CPUs funcionam.
A CPU possui um microprocessador que se comunica com a memória do computador. Isso permite um processamento de dados mais eficiente e gerenciamento de informações.
Quando a CPU precisa de informações da memória, ela envia um endereço chamado registrador da CPU. A CPU enviará os dados localizados nesse endereço na memória para um registrador da CPU e os processará em tempo real.
Os registradores da CPU são os dispositivos de armazenamento mais rápidos encontrados dentro de um sistema de computador. Eles permitem que apenas uma operação lógica seja executada por ciclo de clock (como adição ou multiplicação).
Idealmente, a memória deve enviar as informações solicitadas para a CPU sem precisar buscá-las no disco. No entanto, se a memória do computador não for suficiente para armazenar os dados tão rápido quanto a CPU os solicita, a memória busca os dados diretamente do disco.
Isso leva a um processamento mais lento porque o armazenamento em disco é muito mais lento que a memória do computador.
Núcleos de CPU explicados
Para comparar ainda mais CPU vs GPU, esta seção explica os núcleos da CPU.
Um núcleo de CPU é um processador físico dentro de uma CPU. Uma CPU de núcleo único terá apenas um núcleo de CPU, enquanto uma CPU de núcleo duplo terá dois e assim por diante.
CPUs podem ter vários núcleos. Como você verá mais tarde, as GPUs têm muito mais núcleos do que CPUs.
O benefício de ter vários núcleos de processador em uma CPU é que os núcleos executam instruções em paralelo para melhorar o desempenho.
Por ter vários núcleos executando instruções em paralelo, as tarefas podem ser concluídas em menos tempo. Os núcleos da CPU são agrupados.
Além disso, eles compartilham recursos da CPU, como RAM ou memória cache, o que permite que as tarefas sejam processadas mais rapidamente, passando por menos etapas.
CPU vs GPU: o que é uma GPU e o que ela faz?
Agora que você sabe um pouco sobre CPUs e como elas funcionam, para comparar ainda mais CPU vs GPU, esta seção explica as GPUs e como elas funcionam.
Uma GPU é um processador especializado em cálculos relacionados a gráficos.
As placas gráficas são projetadas para acelerar o processamento de jogos de computador. Além disso, as GPUs estão melhor equipadas para oferecer imagens mais realistas e complexas com melhor desempenho do que as CPUs.
Se você é um jogador, deseja que suas imagens de jogos sejam renderizadas em tempo real sem atrasos. Ter uma poderosa Unidade de Processamento Gráfico faz isso por você.
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Como mencionei na seção CPU deste guia, a CPU lida com a procissão geral, no entanto, não é boa em processamento gráfico. É por isso que uma GPU ou placa de vídeo foi criada além dela para sistemas de jogos de ponta.
Por esse motivo, as placas gráficas vêm com sua própria CPU, RAM e memória (VRAM). A GPU usa esses dispositivos exclusivamente.
Os fabricantes produzem dois tipos principais de GPUs: Integradas ou Discretas. Uma GPU integrada (também conhecida como GPU on-die) é aquela integrada à CPU. As GPUs integradas compartilham a memória do computador com a CPU.
Um bom exemplo de GPU integrada é a Intel HD Graphics 400. Como seria de esperar, as GPUs integradas são mais lentas do que as placas gráficas independentes (ou discretas).
No entanto, um benefício da GPU integrada é que ela oferece melhor eficiência de energia, resultando em maior vida útil da bateria, especialmente para dispositivos móveis. Mesmo em laptops, as GPUs integradas consomem menos bateria do que as GPUs dedicadas.
Isso também explica por que os laptops para jogos raramente têm bateria de longa duração.
Por outro lado, uma GPU discreta é aquela que possui sua própria VRAM dedicada (RAMs de vídeo). Uma GPU discreta terá mais núcleos e executará cálculos mais rápidos porque não compartilha recursos de CPU.
A NVIDIA GeForce MX150 é uma GPU discreta com uma memória GDDR5 dedicada de 2 GB. Infelizmente, como já sugeri, um computador com GPU dedicada consome mais bateria!
Como funcionam as GPUs
Para entender melhor CPU vs GPU, esta seção explica como as GPUs funcionam.
Como já mencionei várias vezes neste guia, diferentemente das CPUs, as GPUs são projetadas especificamente para computação em tempo real de alto desempenho. Esses dispositivos especializados computam tarefas que vão desde a renderização de videogames até a edição de vídeo de alta qualidade e a execução de simulações.
Além disso, você já deve ter adivinhado que as GPUs processam informações mais rapidamente do que as CPUs. A razão para isso é porque uma GPU é projetada para computação em tempo real, mas a CPU não.
Isso significa que uma CPU usará dezenas de núcleos de CPU enquanto as GPUs aproveitam centenas de núcleos de processador (chamados shaders) para processamento gráfico. Uma GPU pode executar milhares de instruções em paralelo (simultaneamente), enquanto uma CPU só pode executar uma instrução por vez.
Esta é uma diferença muito importante entre CPU e GPU, pois está no centro de suas diferenças de desempenho.
As GPUs são capazes de processar dados mais rapidamente porque têm um poder de computação muito maior do que as CPUs. Além disso, cada GPU tem seus próprios núcleos de CPU (chamados shaders) e bancos de memória para carregar instruções conforme necessário.
As GPUs também têm sua RAM integrada dedicada com tempos de acesso rápidos que são usados apenas pela placa gráfica. Além disso, eles também possuem largura de banda dedicada para transmissão de instruções e dados.
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À medida que um núcleo de CPU executa uma instrução, a próxima instrução na fila de espera é desabilitada até que possa ser processada pela CPU. Embora com a tecnologia hyper-threading, as CPUs podem se envolver em alguma forma de processamento paralelo.
Isso significa que o tempo de execução da CPU aumentará à medida que mais núcleos de CPU forem usados, pois há menos processadores ativos para executar instruções a qualquer momento. Por outro lado, a GPU tem todos os seus núcleos de CPU ativos a qualquer momento, não há filas de espera de instruções.
Portanto, uma CPU tem um ou mais núcleos de CPU e as GPUs têm centenas de shaders. É por isso que as GPUs podem fazer cálculos em tempo real de alto desempenho melhor do que as CPUs.
Além disso, uma GPU integrada (também conhecida como on-die) normalmente terá menos núcleos de CPU do que uma CPU.
As GPUs são projetadas para processar instruções gráficas muito mais rápido que a CPU, e é por isso que a maioria dos consoles de jogos usa GPUs em vez de CPUs para renderizar imagens. No entanto, como as GPUs computam instruções mais rapidamente, elas também consomem mais energia.
Consoles de jogos como o Xbox One S realmente usam a CPU para tarefas de computação, enquanto a GPU é usada exclusivamente para renderizar imagens em jogos.
Com este design, a consola de jogos reduz consideravelmente o consumo de energia.
Núcleos de GPU explicados
Cada CPU e GPU tem um certo número de núcleos. Um núcleo de CPU é o principal processador responsável pela execução de instruções. Um núcleo de GPU, por outro lado – também conhecido como shader – faz cálculos gráficos.
Quanto mais núcleos de CPU ou shaders você tiver em uma GPU, mais rápido ela processará as informações. Por exemplo, o Intel Core i7-8750H com seis núcleos tem um desempenho muito superior ao Intel Core i5-8300HQ com quatro núcleos.
Da mesma forma, uma NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti possui mais shaders (2560) e, consequentemente, maior poder computacional – e, portanto, melhor desempenho para tarefas como renderização de videogames. Em comparação, a GeForce GTX 1050 Ti (com 768 shaders ou núcleos) tem menos poder de computação.
Uma razão para a diferença de desempenho entre uma CPU e uma GPU é sua arquitetura de largura de banda.
Cada CPU e GPU tem uma certa quantidade de largura de banda para transferência de dados. A CPU normalmente usa a memória principal do sistema para transmitir as instruções que executa.
Por outro lado, as GPUs usam memória do tipo HBM ou GDDR dedicada e rápida.
Com isso em mente, você pode entender melhor como as CPUs não são tão boas quanto as GPUs para tarefas com uso intensivo de memória. A CPU só tem acesso à largura de banda da memória do sistema principal, que é mais lenta do que as memórias GPU dedicadas do tipo HBM ou GDDR.
CPU vs GPU: por que você precisa de ambos no seu computador
CPUs e GPUs trabalham lado a lado para executar tarefas com uso intensivo de CPU, como edição de vídeo ou programação de computadores.
Os computadores são projetados para serem dispositivos de uso geral, portanto, CPU e GPU executam funções diferentes. Em um computador, a CPU é responsável pela execução do programa e gerenciamento de entrada/saída.
Eles também são responsáveis por chamadas de controle do sistema, como gerenciar a fonte de alimentação ou controlar a temperatura do sistema.
Em contraste, as GPUs são projetadas especificamente para manipular rapidamente os dados gráficos. Portanto, as GPUs são melhores no gerenciamento de tarefas de computação, como quadros e imagens de animação.
Quando uma CPU está executando tarefas que fazem uso intensivo da CPU, a CPU emitirá comandos para a placa gráfica executar esses mesmos tipos de cálculos em paralelo, pois a GPU é melhor em tais instruções.
Como as CPUs são melhores para lidar com cálculos complexos, elas lidam bem com tarefas de processamento de números. Pelo contrário, as unidades de processamento gráfico (GPUs) apresentam melhor desempenho em matemática que envolve muita aritmética repetitiva.
Por exemplo, uma GPU realizará a soma das cores em um bloco de pixels do que uma CPU - portanto, a CPU solicitará que a GPU execute essas tarefas.
A CPU e a GPU se complementam ao lidar com diferentes tipos de trabalho: tarefas com uso intenso de CPU, como desenvolvimento de software ou navegação em páginas da Web, consomem recursos da CPU, enquanto aplicativos com uso intenso de gráficos são executados em GPUs.
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CPU vs GPU para jogos
Este guia já estabeleceu que CPUs e GPUs se complementam ao lidar com diferentes tipos de trabalho. Especificamente, enquanto tarefas com uso intenso de CPU, como desenvolvimento de software ou navegação em páginas da Web, consomem recursos de CPU, aplicativos com uso intenso de gráficos são executados em GPUs.
Além disso, embora os jogos com uso intensivo de processador às vezes dependam mais da CPU, eles ainda têm um desempenho melhor quando o computador também possui uma GPU poderosa que pode lidar com os cálculos para renderizar imagens.
Além disso, os jogos com uso intensivo de CPU podem ser projetados de forma que a CPU e a GPU funcionem juntas – complementando-se.
Por exemplo, jogos com muita CPU podem ter uma opção de paralelização. Essa configuração permite que as cargas de trabalho sejam distribuídas em várias CPUs, o que pode aumentar o desempenho.
É por isso que jogos pesados de CPU e GPU podem rodar mais rápido em um PC com mais núcleos de CPU ou GPUs com energia suficiente.
GPUs integradas para jogos
As GPUs integradas são processadores gráficos integrados (IGPs) integrados à CPU e compartilham recursos do sistema, como RAM.
Embora as GPUs integradas tenham algumas limitações para jogos, elas ainda podem fornecer um desempenho decente ao jogar jogos com uso intensivo de CPU em baixas resoluções de tela.
No entanto, jogos com CPU pesada, como Civilization VI, podem não funcionar tão bem em GPUs integradas. Isso ocorre porque a CPU está usando seu processador gráfico integrado para renderizar imagens em vez de uma GPU dedicada.
GPUs dedicadas para jogos
GPUs dedicadas são unidades de processamento gráfico (GPUs) que possuem seus próprios recursos dedicados, como RAM (VRAM), largura de banda.
Todos os outros fatores sendo iguais, uma GPU dedicada geralmente oferece melhor desempenho para jogos com uso intensivo de CPU em altas resoluções do que sua contraparte integrada. No entanto, como mencionado anteriormente, as GPUs dedicadas consomem mais baterias.
Isso explica por que jogos com CPU pesada como Civilization VI podem rodar melhor em uma GPU dedicada com níveis mais altos de desempenho, o que pode produzir taxas de quadros mais rápidas e imagens mais nítidas.
CPU vs GPU: como escolher CPUs e GPUs para jogos
Muitos jogadores estão optando por comprar CPU e GPU separadamente. Se você escolher essa opção, é importante selecionar a combinação certa de CPU/GPU para suas necessidades de jogo.
Como regra geral, as CPUs Intel Core i-series funcionam bem com placas gráficas Nvidia para fornecer desempenho rápido ao concluir tarefas.
Ao procurar uma CPU AMD que funcione bem com GPUs poderosas, veja Processadores Ryzen Threadripper .
Além de boas CPUs, você também precisa de GPUs poderosas para suas necessidades de jogos. Geralmente, as placas gráficas Nvidia (NVidia) são recomendadas.
Especificamente, você deve ter como objetivo a GeForce GTX 1050 Ti ou superior se estiver com um orçamento apertado.
Em geral, tudo depende do tipo de jogo que você joga. Se você joga jogos leves, uma GPU integrada/IGP servirá.
No entanto, se você é um jogador pesado que joga jogos com muitos gráficos, deve optar por um dispositivo com GPUs discretas.
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