CPU, GPU และ APU แตกต่างกันอย่างไร ? ใช้แทนันได้หรือไม่ ?

CPU, GPU และ APU แตกต่างกันตรงไหน ? ใช้แทนกันได้ไหม ?

ในการประกอบคอมพิวเตอร์ใหม่สักเครื่อง มี ฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ บางตัวที่อาจจะสร้างความสับสนให้กับมือใหม่ได้ เพราะชื่อของมันมีความคล้ายกัน นั่นคือ CPU, GPU และ APU บ่อยครั้งที่สามสิ่งนี้มักถูกพูดเหมารวมกัน แต่หน้าที่ของมันมีความแตกต่างกันอยู่นะ มาทำความรู้จักกับมันให้มากขึ้นดีกว่า

CPU คืออะไร ?
(What is Central Processing Unit ?)

CPU ย่อมาจากคำว่า "Central Processing Unit" แปลเป็นภาษาไทยให้ดูดีก็คือ "หน่วยประมวลผลกลาง" มันเป็นเสมือนมันสมองของเครื่องคอมพิวเตอร์ ที่รับคำสั่งเข้ามาจากอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล (Storage Device) และอุปกรณ์ต่อพ่วง (Peripheral Device) ผ่านทาง แรม (RAM) นั่นเอง

ซึ่งตัวอย่างของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลก็อย่างเช่น อุปกรณ์เก็บข้อมูล SSD, ฮาร์ดดิสก์ (Harddisk), แฟลชไดร์ฟ (USB Flash Drive) รวมไปถึง ไดร์ฟดีวีดี หรือไดร์ฟซีดี (DVD/CD Drive) เป็นต้น

ในขณะที่อุปกรณ์ต่อพ่วงก็จะมีอย่างเช่น เครื่องพิมพ์ (Printer), เครื่องสแกนเนอร์ (Scanner), เมาส์ (Mouse), คีย์บอร์ด (Keyboard), ไมโครโฟน (Microphone), กล้องเว็บแคม (Webcam) และอื่นๆ อีกมากมาย

ซึ่งคอมพิวเตอร์จะทำงานได้เร็ว หรือช้าก็อยู่ที่ความเร็วของ CPU นี่แหละ โดยหน้าที่หลักๆ ของ CPU คือ การประมวลผลงานต่างๆ ที่เกิดขึ้นในคอมพิวเตอร์ ตัวอย่างง่ายๆ สมมติเราสั่งคอมพิวเตอร์ว่า 1+1 ได้เท่าไหร่ CPU จะทำหน้าที่วิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับ และประมวลผล เพื่อหาคำตอบให้เรา

งานเกือบทุกอย่างที่เกิดขึ้นในระบบคอมพิวเตอร์ เป็นภาระของ CPU เกือบทั้งหมดเลยนะครับ ตั้งแต่การบูตเครื่อง เปิดโปรแกรม ทำงานเอกสาร โดยเฉพาะการเล่นเกม นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมมักใช้ FPS ที่ CPU ทำได้จากการเล่นเกมมาเป็นตัววัดความแรง

คลิปจาก : https://youtu.be/umaK8ter5WU

GPU คืออะไร ?
(What is Graphic Processing Unit ?)

GPU ย่อมาจาก "Graphics Processing Unit" มันถูกสร้างมาเพื่อประมวลผลด้านกราฟิกเป็นหลัก

แม้ว่า CPU จะสามารถคำนวณงานต่างๆ ได้อย่างซับซ้อน แต่ลักษณะการทำงานของมันจะเป็นแบบ Linear (ทำงานแบบเชิงเส้น ประมวลผลไปตามลำดับ) การจะให้ CPU มาเรนเดอร์กราฟิกต่างๆ จริงๆ มันก็ทำได้ แต่ว่ามันจะทำให้ CPU ต้องแบกภาระหนักมากเกินไป (แถมทำได้ไม่ดีด้วย) GPU จึงถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อลดภาระในจุดนี้

เนื่องจากมันทำหน้าที่เฉพาะด้านที่ชัดเจน สถาปัตยกรรมของมันได้จึงถูกออกแบบมาให้ประมวลผลแบบ Parallel (ขนาน) รับข้อมูลมาทีเดียว และประมวลผลลัพธ์ออกมาพร้อมๆ กัน

ทั้ง GPU และ CPU มีลักษณะการทำงานที่คล้ายคลึงกัน แต่มีโครงสร้างการทำงานที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน การประมวลผลแบบ Parallel ของ GPU ช่วยให้ในเวลาเท่ากันมันคำนวณงานได้เป็นจำนวนมาก ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นต่อการเล่นเกม หรือเรนเดอร์วิดีโอ ในขณะที่ CPU ต้องรับผิดชอบงานหลายอย่าง ไหนจะต้องประมวลผลการทำงานของระบบปฏิบัติการ, การทำงานของโปรแกรมต่างๆ ฯลฯ หากทุกอย่างถูกคำนวณพร้อมกัน ก็เหมือนกับคนที่พยายามทำงานหลายอย่างพร้อมกันในเวลาเดียว ซึ่งเราไม่สามารถกวาดบ้าน, เช็ดกระจก และล้างจานให้เสร็จพร้อมกันได้ใช่ไหมล่ะ

นอกจากนี้ ใน GPU ยังมี RAM เป็นของตนเอง เพื่อช่วยในการเก็บข้อมูลที่มันประมวลผลเสร็จแล้วมาพักไว้ เพื่อรอการ Buffer เก็บภาพที่ประมวลผลเสร็จแล้วเอาไว้ล่วงหน้า เพื่อรอแสดงผลเมื่อถึงเวลาที่คุณต้องการอีกด้วย

ข้อมูลเพิ่มเติม : เราไม่สามารถใช้ GPU แทน CPU ได้ โดยถ้าหาก GPU เสีย คอมพิวเตอร์อาจยังทำงานต่อไปได้ แต่ถ้า CPU เสีย คอมพิวเตอร์จะทำงานอะไรไม่ได้เลย

APU คืออะไร ?
(What is Accelerated Processing Unit ?)

เอาล่ะ เดินทางมาถึงคำศัพท์คำสุดท้ายแล้ว APU เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่มีค่าย AMD เป็นผู้พัฒนา โดยเปิดตัวครั้งแรกเมื่อปี 2011 นี่เอง

APU ย่อมาจากคำว่า "Accelerated Processing Unit" มันเป็นการรวม CPU และ GPU เข้าไว้ด้วยกันเป็นชิปเดียวกัน ไม่ใช่แค่ช่วยลดต้นทุน แต่มันยังลดระยะห่างทางด้านฟิสิกส์ด้วย ทำให้การรับส่งข้อมูลระหว่างกันทำได้เร็วขึ้น มีประสิทธิภาพสูงขึ้นด้วย

APU ต่างจาก CPU ที่มี Integrated Graphics อย่างไร ?

Integrated Graphics เป็นการเพิ่มหน่วยประมวลผลกราฟิกลงไปใน CPU มันอาจจะเป็น GPU หรือไม่มี GPU ก็ได้ โดยจะใช้ Cache และหน่วยความจำร่วมกันกับ CPU 

ในขณะที่ APU เป็นการเอา CPU และ GPU มารวมกันใน Processor die เดียวกันเลยทำให้มันมีประสิทธิภาพสูงกว่าพอสมควร

ภาพจาก : https://www.quora.com/Why-are-the-top-end-AMD-Ryzen-mobile-CPUs-stuck-with-4-cores-while-Intel-already-offers-6-8-cores-for-their-lineup

อย่างไรก็ตาม APU ยังคงมีประสิทธิภาพต่ำกว่า CPU และ GPU อยู่ดี เราสามารถกล่าวได้ว่า APU เป็นการอัปเกรดอีกขั้นของ Integrated Graphics (ที่หลายคนนิยมเรียกว่าการ์ดจอแบบออนบอร์ด) 

พูดง่ายๆ APU คือ CPU ที่มี GPU ในตัว
รองรับการทำงานด้านกราฟิก เล่นเกมได้ประมาณนึงนั่นเอง

แม้ AMD จะเป็นผู้ผลิต APU รายแรก แต่ระยะหลังมานี้ ค่าย Intel ก็เริ่มพัฒนาให้การ์ดจอออนบอร์ดของตนเองมีประสิทธิภาพสูงขึ้นบ้างแล้วนะ แต่ว่า Intel ไม่มีการแยกไลน์สินค้าใหม่ (และยังมีประสิทธิภาพสู้ APU ไม่ได้ด้วย) ในขณะที่ทาง AMD แยกไลน์สินค้า APU ออกมาอย่างชัดเจนเลย

คลิปจาก : https://youtu.be/FfIBNYN_NHA

สรุปเกี่ยวกับ CPU, GPU และ APU
(CPU, GPU and APU Conclusions)

หลังจากที่รู้จักความแตกต่างของ APU, GPU และ CPU กันไปแล้ว เราก็น่าจะได้ข้อสรุปแล้วว่า จะเลือกแบบไหน หากต้องการใช้งานที่ต้องใช้พลังการประมวลผลสูง ก็ควรจะใช้ CPU และ GPU แยกกัน

แต่หากไม่ได้ต้องการใช้งานด้านกราฟิก หรือเล่นเกมมากนัก การเลือกใช้ APU ก็ช่วยประหยัดงบไปได้หลายพันเลยล่ะ