CPU（central processing unit）叫做中央处理器，它是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的控制于运算的核心，它的主要功能是解释计算机指令和处理计算机软件中的数据，相当于计算机的大脑。
GPU（graphics processing unit）叫做图形处理器，又可称为显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上图像运算工作的微处理器。GPU能够把计算机所需要显示的信息进行转换，并向显示器提供扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，是人机对话的重要设备之一。
它们两者由于针对不同的应用场景，因此设计目标不同，架构也大不相同。CPU的内部结构异常复杂，因为CPU需要很强的通用性来处理各种不同的数据类型，同时又要逻辑判断、又会引入大量的分支跳转和中断的处理。而GPU面对计算环境相对来说结构单一，因而架构比CPU要简单些。两者架构如下图。
其中绿色的是计算单元，红色的是存储单元，橙黄色的是控制单元。
缓存：
CPU缓存结构庞大，目前主流的CPU芯片上都有三级缓存，缓存结构消耗了大量的晶体管，在运行的时候耗电非常厉害。而GPU芯片最多两级缓存，多出来的晶体空间GPU都可以用来做成ALU单元，也因此GPU比CPU的效率要高一些。
浮点运算:
CPU除了负责浮点整形运算外，还有很多其他的指令集的负载，比如硬件解码、多媒体解码等，所以CPU是个多面手。而GPU基本上就是只做浮点运算的，也正是因为如此，所以架构简单，因而速度更快。
响应方式：
CPU要求的是实时响应，对单任务的速度要求很高，所以就要用很多层缓存的办法来保证单任务的速度。对GPU来说大家不关心第一个像素什么时候计算完成，而是都关心最后一个像素什么时候计算出来，所以GPU就把所有的任务都排好，然后再批处理，这样对缓存的要求就很低了。举个不恰当的例子，你敲击10次键盘，CPU要每一次敲击都要及时响应，而GPU会等第10次全部敲击完成后，再一次性批处理响应。
应用方向：
像操作系统这一类应用，需要快速响应实时信息，需要针对延迟优化，所以晶体管数量和能耗都需要用在分支预测，乱序执行上，低延迟缓存等控制部分，而这都是CPU的所擅长的。对于像矩阵一类的运算，具有极高的可预测性和大量相似运算的，这种高延迟，高吞吐的架构运算，就非常适合GPU。
总结一下，CPU和GPU因为最初用来处理的任务就不同，所以设计上有不小的区别。CPU擅长处理复杂问题，但是对于某些机械化程度较高且又繁重的任务，GPU比CPU更有优势。
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