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CPU, GPU, NPU : Qu'est-ce que c'est ?

Nos smartphones et nos ordinateurs embarquent une flopée d'équipements. Parmi eux, les CPU, GPU et aujourd'hui les NPU. On peut facilement se perdre si on n'est pas initiés. Nous vous aidons à faire le tri et à comprendre chaque composant et son utilité.

Qui y a t-il sur nos ordinateurs ?

Dans un ordinateur, comme un desktop, les choses sont globalement relativement simples si on ne rentre pas dans des détails trop techniques.

On retrouvera ce que l'on connait tous, ou presque, le microprocesseur ou CPU pour Central Processing Unit. Il est destiné à réaliser les calculs les plus classiques, ceux permettant par exemple de faire tourner le système d’exploitation ou un navigateur internet.

On retrouve également la carte graphique ou GPU pour Graphic Processing Unit. Cette dernière se chargera d’afficher les images, qu’elles soient en 2D ou en 3D comme dans les jeux ou les films.

Présente également, la carte mère, qui elle jouera le rôle de chef d’orchestre en reliant entre eux tous les composants, à l’image du CPU, du GPU, mais également de la RAM et d’autres petites puces.

Qu'en est-il de nos chers smartphones ?

Et bien c'est la même chose ! Enfin ... Pas tout à fait.

Depuis l'avènement du smarpthone, on entend déjà souvent parler du SoC pour System On Ship (littéralement, système sur puce). Mais alors que sur un ordinateur chaque composant est indépendant, tous étant reliés à la carte mère, sur un smarpthone, CPU, GPU et NPU (voir plus loin dans l'article) sont embarqués au sein d'une même puce : le SoC.

Ce qui est incroyable, c'est que presque tout le contenu d'un ordinateur se retrouve ainsi sur un seul composant, miniaturisé, ce qui assure une interconnexion plus poussées entre chacun d'entre eux.

Au delà de cette différence d’architecture révolutionnaire, le fonctionnement de chaque composant est lui aussi différent d'un PC traditionnel. Le CPU par exemple : alors qu'un microprocesseur classique cherchera à effectuer la tâche qui lui est confiée en visant la plus haute performance possible sans se soucier de la consommation d’énergie. Le processeur d’un SoC fonctionne lui contre ce principe et les constructeurs cherchent avant tout à le rendre le plus efficient possible. Le but étant d'utiliser le maximum d'énergie possible tout en ménageant les impacts sur l'autonomie mais aussi et surtout la température de l'appareil. On parlera ici de fréquence processeur qui variera en fonction de la fréquence de la carte graphique par exemple grâce à l'intégration sur SoC.

Le GPU justement, ou carte graphique. Il rempli exactement les mêmes tâches que sur un ordinateur mais à différents niveaux. Nous avons les mêmes contraintes que pour le CPU, il s'agira de pouvoir afficher une simple image, comme une page Web, ou alors un jeu en 3D ou une vidéo 4K sans avoir un impact rédhibitoire sur la température et la consommation du smartphone.

À ce titre, si vous remarquerez qu'une vidéo est de moins bonne qualité sur votre appareil que sur celui d'un ami, cela voudra dire tout simplement que le sien est plus performant.

Le nouveau venu : Le NPU, destiné intégralement à l’intelligence artificielle ou IA. Ce qui est nouveau en réalité, c'est son intégration directe dans nos smarpthones via une puce dédiée dénommée Neural Processing Unit (NPU)

En effet et jusque là, nos smartphones, même sans NPU, tiraient déjà partie de l'IA. La nuance c'est que celle-ci est fournie à distance via des serveurs. Si vous prenez une photo via Google Traduction par exemple et qu'elle vous traduit le texte qui est dessus, c'est de l'IA. Mais c'est l'IA de Google qui intervient.

Aujourd'hui dans certains smarpthones, ce genre de tâches interviennent au sein même de l'appareil sans ces allers-retours jusqu'aux serveurs externes, et cela, grâce au NPU.

Le NPU fonctionne à peu près de la même manière qu’un système de neurones : à mesure qu’il traite des données, les connexions entre ces neurones virtuels se solidifient, des automatismes se créent. Inspiré par la façon dont fonctionne un cerveau humain, un NPU va apprendre de vous et de l’utilisation que vous faites de votre smartphone. C’est ce qu’on appelle le machine learning.

Discrètement, l’IA automatisera certaines tâches. Elle fermera les applications ouvertes inutilisées ou au contraire ouvrira la première application que vous avez l’habitude de consulter à votre réveil, vous proposera le meilleur réglage pour une photo, reconnaitra votre voix, votre visage ... etc

Capables de stocker davantage d'informations dans leurs propres espaces mémoires, les puces dédiées à l'intelligence artificielle travaillent en local, sans donc forcément puiser de l'information sur un serveur distant. Cela fera économiser de l'énergie au téléphone, et puis c'est aussi quelque part une sécurité pour vos données, vu qu'elle n'iront pas sur un serveur tiers du constructeur.

Noureddine BESSACI