Saya pikir koneksi mendasar yang tidak ada jawaban lain adalah ini:
Diberi komputer tujuan umum (misalnya CPU), seseorang dapat memprogramnya untuk melakukan hampir semua perhitungan yang telah kita tentukan. Namun, perangkat keras khusus mungkin berkinerja lebih baik, atau mungkin tidak memberikan nilai apa pun.
(jawaban ini difokuskan pada pemrosesan desktop dan menggunakan contoh dari domain itu)
Mengganti perangkat lunak dengan perangkat keras
Jika Anda cukup tua untuk mengingat game PC pada pertengahan hingga akhir 1990-an, Anda mungkin ingat game FPS seperti Quake . Ini dimulai dengan "perangkat lunak yang diberikan," yang berarti CPU melakukan perhitungan yang diperlukan untuk membuat grafik. Sementara itu, CPU juga harus melakukan pemrosesan input, pemrosesan audio, pemrosesan AI, dll. Itu sangat membebani sumber daya CPU. Selain itu, pemrosesan grafis tidak cocok untuk CPU arus utama (dulu atau sekarang). Ini cenderung menjadi tugas yang sangat paralel, membutuhkan lebih banyak core daripada CPU modern kelas atas (8).
Kami memindahkan pemrosesan grafik dari perangkat lunak ke perangkat keras: masukkan 3dfx Voodoo dan Nvidia TNT (sekarang GeForce ). Ini adalah kartu grafis khusus yang menurunkan pemrosesan dari CPU ke GPU. Ini tidak hanya menyebarkan beban kerja, menyediakan lebih banyak sumber daya komputasi untuk melakukan pekerjaan yang sama, kartu grafis adalah perangkat keras khusus yang dapat membuat grafik 3D lebih cepat dan dengan lebih banyak fitur daripada yang bisa dilakukan oleh CPU.
Maju cepat ke era modern, dan grafis non-CPU diperlukan di desktop. Bahkan sistem operasi tidak dapat berfungsi tanpa GPU. Sangat penting bahwa CPU benar-benar mengintegrasikan GPU sekarang. 1
Mengganti perangkat keras dengan perangkat lunak
Kembali ketika DVD masih baru, Anda dapat menginstal drive DVD di komputer desktop Anda. Namun, CPU saat itu tidak cukup kuat untuk memecahkan kode video DVD dan aliran audio tanpa gagap. Pada awalnya, papan PCI khusus diperlukan untuk melakukan decoding. Ini adalah perangkat keras khusus yang dibangun khusus untuk memecahkan kode format DVD dan tidak ada yang lain. Sama seperti dengan grafik 3D, itu tidak hanya menyediakan lebih banyak sumber daya komputasi tetapi juga dibuat khusus untuk tugas tersebut, membuat pemutaran DVD lebih lancar.
Ketika CPU tumbuh jauh lebih kuat, menjadi layak untuk memecahkan kode DVD "dalam perangkat lunak," yang berarti "pada komputer tujuan umum." Bahkan dengan prosesor yang kurang efisien, ia memiliki kecepatan yang cukup dan optimalisasi saluran pipa untuk membuat pemutaran DVD berfungsi sesuai harapan pengguna.
Kami sekarang memiliki CPU ratusan atau bahkan ribuan kali lebih kuat 2 seperti yang kita punya ketika DVD diperkenalkan. Ketika Blu-ray datang, kami tidak pernah membutuhkan perangkat keras khusus, karena perangkat keras serba guna lebih dari cukup kuat untuk menangani tugas.
Melakukan keduanya
CPU Intel modern memiliki instruksi khusus untuk encoding dan decoding H.264 . Ini adalah bagian dari tren di mana CPU serba guna mendapatkan fungsi khusus, semuanya dalam chip yang sama. Kita tidak memerlukan papan PCI Express yang terpisah untuk mendekode H.264 secara efisien seperti pada DVD sejak awal, karena CPU mengandung sirkuit yang sama.
1 GPU mengacu pada prosesor yang dirancang khusus untuk melakukan perhitungan grafis. Kartu grafis 2D yang lebih lama bukan GPU: mereka hanya pembingkai dengan DAC untuk berbicara dengan monitor. Perbedaannya adalah GPU mengandung prosesor khusus yang unggul pada jenis perhitungan tertentu, dan seiring berjalannya waktu, sekarang sebenarnya dapat diprogram sendiri (shader). Perangkat keras grafis selalu berisi sirkuit khusus yang diperlukan untuk mengubah data dalam framebuffer menjadi format yang dapat di-output melalui kabel (VGA, DVI, HDMI, DisplayPort) dan dipahami oleh monitor. Itu tidak relevan dengan pembahasan pembongkaran perhitungan ke perangkat keras khusus.
2 DVD-Video dirilis pada tahun 1997, pada saat Pentium 2 juga baru dirilis. Ini adalah saat ketika CPU dengan cepat meningkat dalam kekuatan: orang dapat mempertimbangkan komputer P2 baru dengan decoder DVD, atau menginstalnya di P1 yang sedikit lebih tua. Bandingkan dengan generasi modern 6 Core i7 menggunakan daftar MIPS Wikipedia , dan CPU modern ada di antara 590 dan 1.690 kali lebih cepat. Ini sebagian disebabkan oleh kecepatan clock, tetapi juga perpindahan ke beberapa core sebagai standar serta CPU modern melakukan lebih banyak pekerjaan per core per clock tick. Juga relevan adalah bahwa seiring kemajuan teknologi, Intel (yang mendominasi pasar desktop dan server x86) menambahkan instruksi khusus untuk membantu mempercepat operasi yang ingin dilakukan oleh pengguna desktop (mis., Decoding video).