Diferencias entre CPU, dGPU, APU, iGPU y SoC en un PC

Seguramente has podido comprobar que en muchas especificaciones de equipos portátiles, y también en algunos AIO, se usa procesadores que incluyen un iGPU o GPU integrada junto con la CPU, otros en cambio se denominan APU, como es el caso de los modelos de AMD. Son términos que pueden confundir a algunos usuarios, pero que después de leer este artículo no tendrán misterio para ti.

APU, GPU, iGPU, dGPU, SoC,… ¿Qué es todo eso?

Para comprender todo lo que esconden estos términos, vamos a ir analizando uno a uno…

CPU

Microprocesador, TDP

Una CPU (Control Processing Unit), o microprocesador, dicho de un modo rápido, es una unidad de procesamiento principal. Es decir, cuando se ejecuta un software, el código del programa está compuesto por una serie de instrucciones y datos. Estos serán cargados en forma de proceso en la memoria RAM y la CPU irá trayendo esas instrucciones para ejecutar operaciones sobre los datos. De esa forma funcionan los sistemas informáticos.

Existen multitud de ejemplos de CPU, como pueden ser los AMD EPYC, los Intel Xeon, los AMD Ryzen o los Intel Core. Estas unidades solo incluyen los núcleos de procesamiento, junto con su memoria caché y otros elementos auxiliares como pueden ser la MMU o unidad de gestión de memoria, etc.

dGPU

como saber la tarjeta gráfica de mi pc

dGPU hace referencia a una GPU dedicada o GPU discreta. Es decir, lo que comúnmente denominamos tarjeta gráfica. Antes de la aparición de las APUs y las iGPU no existía esta denominación, pero ahora ha surgido para diferenciarlas. Dicho de un modo, una dGPU es una tarjeta de expansión con una serie de elementos, como el chip GPU, los chips VRAM de memoria gráfica, puertos, o el sistema de refrigeración.

Con GPU (Graphics Processing Unit) se refiere a un chip procesador similar a la CPU, pero dedicado a los gráficos. Es decir, en este caso no se dedicará a ejecutar procesos de software genéricos como la CPU, sino que se encargará de procesar ciertas tareas ordenadas por la CPU.

Por ejemplo, dicho de un modo tosco y resumido, cuando se desea representar una figura en un videojuego, la CPU ejecutará el código de dicho videojuego y enviará a la GPU lo que debe hacer para representar la figura en pantalla. La GPU procesará esos datos y enviará una señal por la salida de vídeo hacia la pantalla con el resultado.

Ejemplos de una dGPU o tarjeta gráfica, los tienes en AMD Radeon RX 5700 XT, NVIDIA GeForce RTX 3090, NVIDIA GeForce MX350, las Intel Arc o Xe Max, etc.

APU

AMD empezó lanzando lo que denominaba APU (Accelerated Processing Unit), o unidad de procesamiento acelerado. Esta unidad incluye lo que una CPU (incluida la MMU) y además una GPU, así como un bus de interconexión entre ambas. Todo en una misma pastilla de silicio.

En esta APU hay también algo muy interesante, como es el caso de la HSA (Heterogeneus System Architecture), que es una arquitectura para permitir la integración de las unidades CPU y GPU en un mismo bus, con una memoria y tareas compartidas.

Algunos ejemplos de este tipo de APU se encuentran en las consolas Sony PlayStation 4 y 5, Microsoft Xbox One, y Xbox Series X, o en las APUs de AMD, como las basadas en Fusion o las actuales Zen.

CPU + iGPU

CPU + GPU Intel
Intel introduces a new product in the 8th Gen Intel Core processor family that combines high-performance CPU with discrete graphics for a thin, sleek design. (Credit: Intel Corporation)

Intel, a diferencia de lo que ha estado haciendo AMD (aunque se rumorea que futuros procesadores de AMD también podrían dejar atrás la APU y optar por este otro diseño), lo que hacen es que incluyen una iGPU en algunos de sus modelos. Es decir, una GPU integrada, como la de la APU, pero en un chip separado en el mismo empaquetado, como el de la imagen, o dentro del mismo chip monolítico como una APU.

La diferencia de una iGPU y dGPU no es tanto si va integrada en el mismo chip o el mismo empaquetado de la CPU. De hecho, en el pasado era habitual que algunas placas base integraban una GPU en el chipset para que los usuarios no tuvieran que necesitar una GPU dedicada, como ocurre en caso de las actuales APUs e iGPUs. Eso sí, la iGPU siempre tiene un rendimiento inferior a la GPU dedicada, aunque sean de la misma generación.

¿Puede un PC con iGPU o APU tener además una dGPU o tarjeta gráfica externa? La respuesta es sí. Perfectamente, incluso puedes elegir cuál usar desde el sistema operativo. Además, también podría haber varias tarjetas gráficas externas…

¿Entonces? Cuál es la diferencia. Pues también podrán gestionar los gráficos como lo haría una APU, o una dGPU, pero actúa de forma independiente con respecto a la GPU integrada en la APU, es decir, carece de esa HSA.

SoC

Un SoC (System on a Chip) es un paso más allá en la integración. Como su propio nombre indica, se integra todo el sistema en un mismo chip. Eso implica que en un mismo chip se incluirá la CPU, GPU, controladores, RAM, y en algunos casos otras unidades adicionales, como memoria flash, adaptadores para conectividad inalámbrica (WiFi, Bluetooth), ADC/DAC, DSP, unidades de aceleración IA, etc. La cantidad de elementos variará dependiendo de la aplicación.

Por ejemplo, en el caso del Apple M1, se incluyen los 8 núcleos de CPU (4x Firestrom + 4x Icestrom – ISA ARM), 8 núcleos de GPU basados en PowerVR de Imagination Technologies, Neural Engine de 16 núcleos para aceleración por hardware de la IA, así como controladores NVMe, Thunderbolt, etc. En este caso, la memoria RAM LPDDR4X está integrada en el mismo empaquetado, pero fuera del SoC.

Y si te preguntas si el M1 es como una CPU+iGPU o como una APU, lo cierto es que está más cerca del diseño AMD, ya que incluye arquitectura HSA que no solo es compartida por estos dos elementos, sino también por la NPU, etc.

Estos chips suelen ser muy habituales en los smartphones y tablets, así como en otros dispositivos portátiles. Por ejemplo, como los SoC A-Series de Apple para iPhone y iPad, o los M1 para sus portátiles Macbook, los Qualcomm Snapdragon, Samsung Exynos, Mediatek Helios, HiSilicon Kirin, NVIDIA Tegra, y un largo etc.

Isaac

Isaac

Electrónico, apasionado de la tecnología y escritor. Además de impartir cursos de administración de sistemas GNU/Linux como preparación para las certificaciones LPI, e introducción a la supercomputación y la arquitectura de computadoras. Autor de la enciclopedia sobre microprocesadores "El Mundo de Bitman", así como otros manuales y colaborador de otros proyectos de código abierto... Siempre intentando aprender.

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