CPU (kiri) dan GPU (kanan)

Patut diakui, dunia komputer bukanlah merupakan suatu hal yang sederhana. Ada banyak sekali istilah rumit yang kadang tidak dipahami oleh masyarakat awam, seperti processor, memory, storage, dan istilah lainnya. Namun, ada dua istilah yang cukup mirip dan cukup sering (dan memang cukup penting) disinggung ketika seseorang akan memilih sebuah unit laptop atau merakit komputer nya sendiri. Dua istilah tersebut hanya berbeda 1 huruf saja, namun memiliki fungsi yang mirip namun sebetulnya sangat berbeda. Kedua istilah ini adalah CPU (Central Processing Unit) dan GPU (Graphics Processing Unit).

Apa itu CPU?

Sebelum membahas GPU, ada baiknya kita membahas tentang CPU terlebih dahulu. CPU dapat dikatakan sebagai otak daripada sebuah komputer. Secara fisik, CPU merupakan rangkaian elektronika terintegrasi yang dicetak pada sebuah piringan berbahan silicon (microchip) yang jika dilihat akan berbentuk sangat mirip dengan kaca yang biasa disebut silicon wafer. Piringan silicon yang telah dicetak oleh rangkaian elektronika ini kemudian akan dikemas dalam kemasan plastic atau logam yang kemudian akan menjadi CPU yang biasa kita lihat di pasaran.

Silicon Wafer (kiri) dan CPU pasaran (kanan)

Sesuai namanya, dalam arsitektur komputer CPU (Central Processing Unit) berfungsi sebagai “sentral” dari seluruh pemrosesan matematika. Perlu diingat, sejati-nya sebuah komputer merupakan alat hitung super canggih (computer, compute = menghitung). Jika secara sederhana dikatan bahwa sebuah “komputer” merupakan sebuah alat hitung, maka pada CPU-lah seluruh operasi perhitungan matematika nya dilakukan. Fungsi inilah yang membuat CPU dikatakan sebagai otak daripada sebuah komputer, karena jika sebuah komputer tidak bisa melakukan perhitungan, maka alat tersebut kurang dapat didefinisikan sebagai sebuah “komputer”. Ohya, smartphone yang kamu gunakan sehari-hari (dan mungkin sedang kamu gunakan untuk membaca artikel ini) juga termasuk “komputer” loh!

Dalam melakukan perhitungannya, CPU menerima input dari berbagai macam sumber baik itu dari perangkat keras yang biasa kita gunakan (keyboard, mouse, joystick, touchscreen) ataupun perangkat lunak untuk kemudian diproses. Tentu saja hasil pemrosesan tidak didiamkan begitu saja, melainkan akan ditampilkan kembali melalui perangkat keras lainnya (monitor, speaker). CPU sendiri terdiri dari beberapa komponen yang membuatnya dapat melakukan perhitungan seperti Control Unit dan Arithmetic Logic Unit. Secara singkat control unit berfungsi untuk mengatur instruksi perhitungan apa yang akan dilakukan, sedangkan arithmetic logic unit merupakan eksekutor instruksi perhitungan yang telah diatur (seperti kalkulator super efisien). Selain kedua komponen tersebut, terdapat 2 komponen lain yang berfungsi sangat mirip yaitu tempat CPU menyimpan dan mengambil seluruh data yang akan diolah. Kedua komponen ini disebut cache dan system memory (atau biasa disebut RAM).

Apa itu GPU?

Secara fisik, GPU akan tampak sangat mirip dengan CPU yaitu rangkaian elektronika terintegrasi pada silicon wafer. Jika CPU merupakan pusat pemrosesan matematika sentral, maka GPU merupakan pusat pemrosesan matematika untuk kebutuhan grafis. Berdasarkan fungsi nya yang untuk memroses penampilan grafis, maka dapat dikatakan bahwa setiap komputer memiliki “GPU” nya sendiri secara perangkat keras. GPU dapat dibagi menjadi 2 kategori, yaitu integrated dan diskrit.

Sebelumnya, telah dijelaskan bahwa setiap komputer tentu nya membutuhkan unit pemrosesan grafis-nya masing-masing agar dapat menampilkan sesuatu pada layar monitor (jika tidak, kita tidak akan bias melihat apa-apa saat menggunakan komputer, hehe). Maka dari itu, CPU yang didesain masa kini hampir semuanya telah memiliki integrated GPU yang secara perangkat keras sudah terintegrasi pada rangkaian elektronika CPU itu sendiri, sama seperti namanya. Namun GPU yang telah terintegrasi pada CPU ini akan berbagi system memory dalam pemrosesan nya, karena itu performa nya kadang dianggap kurang cukup untuk pemakaian intens seperti bermain game atau menonton film dalam resolusi tinggi.

Besarnya memory yang dipakai oleh GPU integrated rata-rata berada pada orde satuan megabyte. Didesain lah GPU Diskrit yang secara perangkat keras sudah terpisah dari CPU. GPU Diskrit memiliki system rangkaian elektronika yang terpisah dengan CPU utama sehingga dapat bekerja tanpa mengganggu performa CPU utama. GPU Diskrit memiliki memory nya sendiri yang dinamakan video memory (biasa disebut VRAM). Karena memiliki memory sendiri, VRAM pada GPU Diskrit dapat berukuran jauh lebih besar dibandingkan GPU integrated, dengan rata-rata VRAM mencapai 2 ~ 6 gigabyte. Gambar GPU yang teman-teman lihat di awal artikel ini merupakan gambar GPU Diskrit. GPU Diskrit juga sering disebut video card.

GPU sendiri memiliki komponen yang sangat mirip dengan CPU. GPU memiliki control unit, arithmetic logic unit, cache, dan memory nya sendiri. Tidak heran, secara mendasar fungsi keduanya memang sama: melakukan operasi matematika. Namun, arsitektur dari bagaimana komponen-komponen tersebut  disusun secara fungsi dan jumlah membuat CPU dan GPU bermanfaat dalam dua hal yang berbeda loh!

Apa Bedanya?

Untuk mencapai performa maksimal, dalam arsitektur komputer CPU dan GPU bekerja bersama melaksanakan fungsi nya masing-masing. CPU yang disebut sebagai “otak” sebuah komputer lebih terspesialisasi untuk mengerjakan kalkulasi matematika yang abstrak, rumit, dan bersifat sekuensial. Bayangkan CPU sebagai beberapa orang yang sangat pintar yang dapat melakukan perhitungan super rumit. Tugas ini memang penting untuk dapat dilakukan oleh sebuah komputer karen memang itu tugas komputer 😊.

Sedangkan GPU lebih terpesialisasi untuk mengerjakan kalkulasi matematika sederhana dalam jumlah masif dan sangat cepat. Bayangkan GPU sebagai anak-anak yang hanya dapat melakukan operasi kali bagi tambah kurang namun dalam jumlah yang sangat masif. Contoh tugas ini dalam ranah komputer adalah: tepat sekali, menampilkan visual grafis pada layar. Tentu saja beban grafis akan berbeda-beda bergantung kepada jenis kegiatan. Beban grafis untuk sekedar mengerjakan dokumen pada aplikasi word atau powerpoint akan sangat jauh berbeda dengan beban grafis bermain video game atau menonton video dengan resolusi tinggi. Digunakan teknik dengan nama parallel computing untuk melakukan tugas GPU tersebut.

Muncul satu pertanyaan: walaupun memiliki komponen yang serupa, mengapa CPU dan GPU dapat berfungsi sedemikian berbeda? Hal ini disebabkan karena CPU dan GPU didesain dengan arsitektur yang berbeda. Ingat si orang pintar pada CPU? Pada rangkaian elektronika, orang pintar ini disebut sebagai core yang berisi arithmetic logic unit. Core pada CPU didesain sedemikian rupa sehingga dapat melaksanakan operasi dan instruksi matematis yang rumit. Dewasa ini, CPU sudah memiliki multi-core atau lebih dari satu core sehingga dalam satu buah CPU terdapat “beberapa orang pintar” yang dapat melakukan komputasi secara bersamaan. Sebagai contoh, CPU keluaran intel dengan nomor seri i5-8250U memiliki 4 core, CPU ini dapat diibaratkan memiliki 4 “orang pintar”. CPU juga didesain agar dapat menggunakan system memory (atau RAM) sebagai tempat penyimpanan data dalam operasi nya.

Berbeda dengan GPU, GPU didesain agar memiliki core dengan jumlah yang sangat banyak melampaui jumlah core pada CPU. Hanya saja core pada GPU hanya dapat melakukan operasi dan instruks matematis yang sederhana, seperti anak-anak yang hanya dapat melakukak kalibataku. Jumlah core pada GPU yang sangat banyak ini membuat GPU sangat cocok untuk melakukan operasi matematis yang sederhana namun berjumlah sangat banyak. Sebagai contoh sederhana, seri kartu grafis diskrit keluaran Nvidia dengan seri GTX 1050 memiliki jumlah core mencapai 640. Tentu saja arsitektur GPU tidak se sederhana perbedaan jumlah core jika dibandingkan dengan CPU, namun untuk memberikan gambaran, penyederhanaan ini cukup mewakili.

Saling Melengkapi atau Menggantikan?

Jika GPU memiliki jumlah core yang jauh lebih banyak dibandingkan CPU, apakah GPU dapat menggantikan CPU? Atau, jika CPU memiliki core dengan kemampuan matematis yang jauh lebih tinggi dibandingkan GPU, apakah CPU dapat menggantikan GPU? Jawabannya adalah tidak. CPU dan GPU didesain secara berbeda karena terdapat kebutuhan yang berbeda pula. CPU tercanggih sekalipun akan tetap didesain dengan bekal GPU paling minimum untuk menampilkan grafis pada layar. Sedangkan GPU tercanggih tidak akan dapat melakukan instruksi-instruksi dasar yang menjadikan sebuah komputer “sebuah komputer” tanpa CPU. Walaupun prinsip kerja kedua elemen komputer ini mirip, namun masing-masing didesain untuk saling melengkapi dan memastikan bahwa kita, manusia, dapat mendapatkan pengalaman terbaik dalam menikmati teknologi komputer.

Referensi :

1. Maneesh Singh. “Difference between CPU and GPU”. geeksforgeeks.org. Diakes pada 13 November 2019
2. Computer Hope. “CPU”. computerhope.com. 04/02/2019. Diakses pada 13 November 2019
3. Scharon Harding. What Is a GPU? A Basic Definition of Graphics Cards. Tom’s Hardware. December 13, 2018. Diakses pada 13 November 2019