CPU, GPU, APU, SoC, Controller – Qual è la differenza?

Tutti i dispositivi elettronici dispongono di un’unità che permette di eseguire i calcoli e le istruzioni del software o del firmware.

Dal più piccolo elettrodomestico smart al computer da gaming, ciascuno di essi necessita di un centro operativo che gli permetta di funzionare.

Tuttavia, non metteresti mai un processore single core ad animare la tua configurazione per i giochi Tripla A. Allo stesso modo, non serve un Ryzen 7 5800X per far funzionare un router wireless.

Nella guida che stai per leggere, vedremo cosa vogliono dire le principali sigle e quali sono le differenze fra:

• CPU o Central Processing Unit;
• GPU o Graphics Processing Unit;
• APU o Accelerated Processing Unit;
• SoC o System on a Chip;
• Controller.

Conoscendo qualcosa in più su queste tipologie di microchip e sul loro funzionamento, potrai anche scegliere consapevolmente i dispositivi che li integrano.

Sei pronto? Iniziamo subito! 😉

CPU: cos’è e a cosa serve

La CPU, o Central Processing Unit, è l’esempio più conosciuto di unità di calcolo. L’acronimo vuol dire letteralmente “unità di elaborazione centrale”, un significato che potrebbe anche spiegarsi da sé.

Un processore è infatti l’unità che in un computer svolge una funzione essenziale, perché esegue istruzioni e coordina il lavoro di tutte le altre componenti.

In altre parole, puoi identificarla con il cervello o il cuore del tuo PC, la componente senza la quale non potresti fare nulla.

Nel tempo, le CPU si sono evolute enormemente, tanto che oggi si tratta di veri e propri microchip composti da miliardi di transistor.

Questi ultimi sono dei piccolissimi interruttori – le ultime CPU AMD hanno processi produttivi a 7 nm – che eseguono materialmente le operazioni di 1 e 0 del computer.

Inoltre, oggi i processori non sono più costituiti da una singola unità di elaborazione, ma:

• dispongono di diversi core, o unità fisiche, dei veri e propri processori all’interno del processore;
• possono avere diversi thread, o unità logiche, sottodivisioni di un core fisico;
• possono integrare core progettati in modo diverso e che svolgono diverse funzioni.

Quest’ultimo è il caso delle CPU Intel di dodicesima generazione. 🙂

Per svolgere le sue funzioni, un processore legge, decodifica ed esegue le istruzioni di un determinato programma. Così facendo, attiva le altre componenti del computer e scrive quindi i risultati nel registro.

Di base, il funzionamento di una CPU è essenzialmente questo: lettura ed esecuzione di istruzioni. Tuttavia, a seconda dei diversi tipi possono variare:

• l’architettura, per esempio x86 o ARM;
• il numero di core fisici e logici presenti, nonché la loro tipologia;
• la frequenza di clock;
• altri parametri quali la cache, il consumo, il TDP, l’energia termica da dissipare.

Le CPU più basilari sono ottime perché consumano poco e risultano sufficienti per le operazioni quotidiane di un PC: navigare su Internet, mandare una email, guardare un film, e così via.

Al contrario, se vuoi assemblare un PC con cui videogiocare ai titoli del momento, o utilizzi programmi di editing foto e video, è necessario scegliere dei processori migliori. 😉

GPU: cos’è e a cosa serve

Come puoi immaginare dalla sigla simile, anche la GPU è una sorta di processore, anche se sarebbe meglio identificabile come coprocessore. L’acronimo vuol dire Graphics Processing Unit e si traduce con “unità di elaborazione grafica”.

In pratica, con la GPU incontriamo il primo esempio di unità di calcolo che ha un’unica funzione, ovvero quella di gestire l’elaborazione grafica di un computer.

Per svolgere questo compito, una GPU può avvalersi:

• di una scheda grafica dedicata, con la sua DRAM, i suoi output video e le altre componenti;
• della memoria RAM di un computer e degli output della scheda madre, nel caso sia integrata in un processore.

In quanto esempio di coprocessore, anche una GPU può essere composta da più unità di calcolo – stream processors o CUDA cores – e ha una propria frequenza di clock.

Fra le applicazioni più comuni di una GPU, ci sono il gaming, la realtà virtuale e l’editing. Benché con i modelli più semplici tu possa utilizzare senza problemi un computer, serve una maggiore potenza di calcolo per:

• giocare a 1080p o risoluzioni superiori;
• raggiungere frame rate elevati;
• editare video ed esportare i risultati.

Inoltre, se per quanto riguarda i processori la battaglia è fra Intel e AMD, nel settore delle GPU i tre principali produttori sono:

• AMD, soprattutto dopo l’acquisto di Radeon;
• Nvidia, con la sua serie GeForce;
• Intel, appena arrivata con la linea di schede video Arc.

Ricorda però: stiamo parlando di GPU e non di scheda grafica. Queste ultime sono una componente che comprende la GPU ma non si limita a essa. 😉

Se ne stai cercando una, qui trovi le migliori per tutte le esigenze e fasce di prezzo.

Cos’è una APU e a cosa serve

Se la CPU è l’unità centrale e la GPU è l’unità grafica, il termine APU si riferisce a quelle unità di calcolo in cui, nello stesso chip, si trovano CPU e GPU.

Acronimo per Accelerated Processing Unit o “unità di elaborazione accelerata”, il termine nasce in casa AMD ben prima dell’introduzione dei Ryzen.

Erano APU tutti i processori AMD delle serie A4, A6, A8 e A10, così come sono APU il Ryzen 5 5600G e il Ryzen 7 5700G. 🙂

Allo stesso tempo, benché non vengano definite tali, sono APU anche tutte le CPU prodotte da Intel che hanno una GPU integrata.

In pratica, tutti i Core i3, Core i5, Core i7 e Core i9 che non hanno la lettera “F” alla fine del nome. A tale proposito, se vuoi chiarirti meglio la politica di naming dei produttori di processori, qui trovi una guida sull’argomento. 😉

Da quanto ti ho detto finora, puoi immaginare come il concetto di APU permetta di risparmiare spazio e costi di produzione.

Per la maggior parte degli utilizzi, non è necessario avere una scheda video dedicata ma basta un singolo processore con una GPU integrata.

Va da sé, allora, che le APU si sono diffuse sempre di più e oggi vengono utilizzate:

• in computer desktop e portatili;
• in quasi tutti i tablet;
• nelle console di ultima generazione, come la PlayStation 5 e la Xbox Series X e Series S.

E negli smartphone? Per far fronte alla crescente riduzione delle dimensioni dei nostri telefoni, viene impiegata un’altra tipologia di chip, il SoC.

SoC: cos’è e a cosa serve

Concettualmente, un SoC o System on a Chip è simile a una APU, ma se ne distanzia per diversi aspetti.

Se una APU identifica semplicemente una CPU con GPU integrata, il “sistema su un circuito integrato” tiene fede al suo nome e comprende:

• unità di calcolo;
• controller di memoria;
• processore grafico;
• modem;
• controller per le interfacce esterne (USB, WiFi e così via).

In pratica si tratta di un vero e proprio sistema informatico che, però, risiede su un singolo microchip. Per questa ragione, benché non possa mai essere potente come un processore per PC, è estremamente versatile.

Trovi SoC negli smartphone, negli smart watch e nelle smart band, dove si riuniscono diverse esigenze:

• minore spazio occupato;
• maggiore controllo sulle diverse componenti;
• migliore interconnessione fra le varie parti del sistema e, quindi, velocità di comunicazione.

Controller: cos’è e a cosa serve

Chiudiamo questa panoramica sulle unità di calcolo più utilizzate con quella più semplice di tutte: il controller. Più semplice, certo, ma anche la più diffusa in assoluto.

Un controller è infatti un componente elettronico che, in un qualsiasi dispositivo, gestisce ed esegue le istruzioni del codice.

Puoi immaginarlo come un piccolo processore dedicato a operazioni più semplici rispetto a quelle di una CPU, una GPU, una APU o un SoC.

Pertanto, trovi dei controller in tantissime tipologie di dispositivi diversi fra loro:

• modem e router, nonché access point e ripetitori WiFi, anche se molti modelli includono processori o System on a Chip;
• SSD e Hard Disk;
• dispositivi ed elettrodomestici smart;
• schede di rete Ethernet e WiFi;
• case per computer, dove gestiscono l’illuminazione RGB o ARGB;
• cuffie Bluetooth e altoparlanti Bluetooth;
• periferiche da gaming, come cuffie, mouse e tastiere.

La funzione di un controller è, in breve, quella di interfacciarsi con il software – che sia un firmware o un sistema operativo – e quindi di permettere il funzionamento di un dispositivo elettronico.

Conclusioni

Come hai visto, il panorama delle unità di calcolo elettroniche è estremamente vasto e variegato. Pur avendo trattato gli argomenti con semplicità e relativa superficialità, puoi farti un’idea di quali siano le differenze fra CPU, GPU, APU, SoC e controller.

Le diverse tipologie di microchip si trovano in tutti i dispositivi elettronici che utilizziamo abitualmente.

Per questo motivo, è sempre bene sapere a cosa ci si riferisce quando si parla di processore, di multi-core, di controller proprietario o controller di un SSD, di SoC e così via. 🙂

Per qualsiasi dubbio o consiglio, non esitare a scrivermi nei commenti. Proverò a risponderti nel modo migliore e risolvere qualsiasi tua incertezza! 😉