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Die Unterschiede zwischen CPU und GPU erklärt

20.06.2022 | 09:15 Uhr |

Wenn Sie schon einmal einen Computer selbst zusammengebaut oder auch nur darüber gelesen haben, dürften Sie wissen, dass eine CPU und ein Grafikprozessor zwei ganz unterschiedliche Dinge sind. Aber worin genau besteht der Unterschied und wie äußert sich das in der Praxis?

Die kurze Antwort auf diese Frage lautet: Die CPU (Central Processing Unit oder auch Prozessor) betreibt Ihren Computer. Sie ist die zentrale Schaltstelle Ihres PCs und verwaltet sämtliche essenzielle Prozesse. Wenn Sie keine CPU haben, dann haben Sie keinen Computer, sondern lediglich einen modernen Briefbeschwerer.

Der Grafikprozessor (GPU) – auch Grafikkarte genannt – ist für die Grafikdarstellung auf Ihrem Bildschirm zuständig. Auch die GPU ist für den Betrieb Ihres Computers unerlässlich, denn ohne sie würde nichts auf dem Bildschirm angezeigt werden. Dabei muss es sich nicht immer um einen separaten Grafikprozessor handeln: Viele CPUs - vor allem bei Notebooks - verfügen über integrierte Grafiklösungen. Diese integrierte Grafik (iGPUs) kann nicht auf das Leistungsniveau einer separat eingebauten Grafikkarte kommen.

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Wenn Sie High-End-Grafik für Spiele oder komplexe Grafikanwendungen für 3D-Animationen nutzen wollen, benötigen Sie einen separaten Grafikprozessor, um die entsprechende Power auch zu erhalten. CPUs sind von zentraler Bedeutung, weshalb Ihnen diese auch überall begegnen. Es gibt beinahe kein digitales Gerät, das ohne Prozessor auskommt. Smartphones und andere smarte Geräte sind in der Regel mit sehr kleinen CPUs ausgestattet, die teilweise nicht viel Rechenleistung erbringen müssen, während Supercomputer riesige CPU-Netzwerke mitbringen. 

Prozessoren mit integrierten Grafiklösungen sind inzwischen deutlich leistungsfähiger. Die Grafikpower von diskreten GPUs erreichen sie jedoch nicht.
Vergrößern Prozessoren mit integrierten Grafiklösungen sind inzwischen deutlich leistungsfähiger. Die Grafikpower von diskreten GPUs erreichen sie jedoch nicht.

Diskrete GPUs sind hingegen viel spezieller: Sie finden sie in Notebooks und PCs, die sich Gamer herrichten - tatsächlich ist dies der größte Markt, weil die meisten Top-Games heutzutage erhebliche grafische Rechenleistung voraussetzen. Eine weitere große Käuferschaft von Grafikprozessoren sind Grafiker. Sie müssen Bilder schnell und detailliert rendern können, was eine iGPU nicht zufriedenstellend hinbekommt. GPUs werden allerdings nicht nur von Spielern und Designern verwendet. Häufig setzen auch Bereiche wie maschinelles Lernen und Krypto-Mining darauf.

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Verschiedene Aufgaben, unterschiedliche Bauweisen

Die CPU und die GPU haben unterschiedliche Aufgaben, die sich aus ihrer Bauweise ergeben. Bei einer CPU werden die Prozesse seriell - also einer nach dem anderen - auf jedem ihrer Kerne ausgeführt. Die meisten Prozessoren haben vier bis acht Kerne. High-End-CPUs können jedoch bis zu 64 Kerne haben. Wenn der Computer läuft, führt jeder Kern mehr oder weniger selbstständig einen Prozess aus, beispielsweise die Registrierung Ihrer Tastenanschläge beim Tippen. Währenddessen bearbeiten andere Kerne alle anderen Prozesse, die Sie in Ihrem Windows-Task-Manager sehen (oder die darauf warten, ausgeführt zu werden). Da jeder Kern einer Aufgabe einen großen Teil seiner Rechenleistung widmet, ist er in der Lage, sie blitzschnell abzuarbeiten und zwischen verschiedenen Prozessen umzuschalten.

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Die Kürzel CPU und GPU klingen ähnlich, doch die Arbeitsweisen haben wenig miteinander zu tun, sind aber auf die jeweiligen Einsatzszenarien exakt zugeschnitten.
Vergrößern Die Kürzel CPU und GPU klingen ähnlich, doch die Arbeitsweisen haben wenig miteinander zu tun, sind aber auf die jeweiligen Einsatzszenarien exakt zugeschnitten.

Im Gegensatz hierzu unterteilt ein Grafikprozessor eine Aufgabe in tausende kleinere Aufgaben und verarbeitet sie im Anschluss daran alle auf einmal, also gleichzeitig und nicht seriell. Dadurch eignen sich GPUs viel besser für die Verarbeitung großer Prozesse, die aus einer Vielzahl von kleinen Teilen bestehen, wie etwa 3D-Grafiken. Das, was Sie beispielsweise in einem Spiel sehen, ist im Grunde ein Feld aus Polygonen. Jedes Polygon wird von der GPU einzeln und gleichzeitig ausgefüllt. Wenn Sie bedenken, dass das Dargestellte aus Tausenden von Polygonen besteht, ist es tatsächlich eine sehr beeindruckende Leistung, wie flüssig die GPUs diese Grafiken umsetzen.

Einsatzbereiche der CPU und GPU

Da sie so unterschiedlich arbeiten, finden CPUs und GPUs in ganz verschiedenen Bereichen Einsatz. Die serielle Verarbeitung ist ideal, um einen Computer zu betreiben. Mit gleichzeitigen Prozessen einer GPU würde das nicht gut funktionieren. Schließlich ist es schwierig, das Tippen eines Berichts oder das Ausführen eines Browsers in kleinere Aufgaben zu unterteilen. CPUs können viel Leistung für nur wenige Aufgaben aufwenden, die sie dann aber auch viel schneller ausführen. Grafikprozessoren arbeiten hingegen sehr viel effizienter als CPUs und eignen sich deshalb besser für große, komplexe Aufgaben mit vielen Wiederholungen, wie etwa die Darstellung von Tausenden von Polygonen auf dem Bildschirm.

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