【パソコン超入門】今さら聞けないCPUとGPUの違い。さらにGPGPU

CPU CPUとGPU
こんにちは、レビルです。
今回は「【パソコン超入門】今さら聞けないCPUとGPUの違い。さらにGPGPU」です。
CPUは知ってるけど、グラフィックボードとかGPUとかカタログに書いてあるけどCPUとどう違うんだろう?一般の方には意外と知らないそんな疑問にお答えします。
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CPUとは

CPU(セントラル プロセッシング ユニット)日本語では中央演算装置と呼ばれています。
CPUについては、知らない人はまず居ないと思うので細かい所は省略しますね。

なんでも計算できちゃう、物凄く頭のいい人です。

人で例えて、「アインシュタイン」さんとします。

コア数とは

よく、カタログ等でコア数というのを目にすると思いますが、これは計算装置の数です。

もし、1コアなら、アインシュタインさんが1人で計算している事になります。(今は1コアってまず無いです)

2コアならアインシュタインさんが2人で計算しています。

4コアなら4人、8コアなら8人アインシュタインさんが居る事だと思ってください。

4コア

8コア

コア数が増える度に写真が小さくなっていますが、これは「コア数が増えるほど1コア辺りの仕事効率が落ちる」からです。

しかしながら1個あたりの最大パワーにも限界があるので、大パワーを得る場合はコア数を増やす事になります。

その辺の特性は車のエンジンの気筒数と排気量に似ていますね。

GPUとは

GPU(グラフィックス プロセッシング ユニット)日本語では、画像処理用演算装置と言われています。

主に画像をリアルタイムに処理する事と、大量の単純計算を同時にする事に特化した計算装置です。

パソコン黎明期の頃は、浮動小数点のみをCPUとは別に計算させる装置でコプロセッサーと言われていました。
コプロとは、日本語で副操縦士という意味です。

そして段々パソコンが進化していく1990年代には「グラフィックアクセサレーター」と呼ばれています。

現在は性能が超進化して、GPUと呼ばれるようになりました。

CPUとの違い

CPUは計算が計算が速いですが、一つ一つ丁寧に計算をします。

GPUは単純な計算が得意で、性能が低いものでも数百コアあります。

ちなみに、僕のパソコンは6年前はハイエンドだったGTX-680というグラフィックボードを付けていて1536基のコアを持っています。

GPUを人でイメージするなら「作業員」でしょうか。

比較的簡単な計算を、とにかく人海戦術で計算をしまくるのです。

CPUとGPUで簡単な計算の競争をしてみる

アインシュタインは4人、作業員は1000人で1000個の単純計算を競争です。

よーい、スタート!

アインシュタインの計算はとても速い!!のですが1人あたり250個計算しなければならないため手間取っています。

一方、作業員の計算は遅いですが1000人が1人1個計算して、すぐに終わってしまいました。

そうなのです、大量にある単純計算はGPUが圧倒的に勝利するのです。
ビグザム一機?戦いは数だよ兄貴!

GPGPUとは

GPGPU(ゼネラル コプロポーズ コンピューティング  オン グラフィックス プロセッシング ユニット)日本語では「GPUによる汎用計算」です。

GPUの性能がどんどん超進化していった結果、有り余るパワーでグラフィック以外にもGPUに計算をさせるようになりました。

海外のスーパーコンピューターはほとんどの場合、グラフィックボードをビル1個分とか大量に接続したものなのです。

しかも、従来のスパコンよりも安く組めてしまうというとんでもない状態になっていて、今のスパコンは市販のGPUを大量に組み込むのが主流になっています。

日本のスーパーコンピューターは0から設計されています。技術的には凄い事なのですが、コストも物凄い高コストらしくどちらが良いのかは難しい所です。

GPGPUの得意な計算

数値計算
シミュレーション
分子動力学法、格子ボルツマン法
物理シミュレーション
流体計算・気候シミュレーション
天体シミュレーション
暗号解読
暗号通貨の採掘
音声処理
CT再構築
データベース処理
市況分析
機械学習(ニューラルネットワークなど行列計算によるもの)
ディープラーニング
最適化問題(DRAMにコアレスアクセスするもの)

など、です。

GPUが不得意な計算

遺伝子解析

などです。

GPUは超進化したものの相変わらず得意なのは単純計算で、大量の条件分岐が伴う様な難しい計算は、CPUの方が得意なのです。

 

以上がCPUとGPUの違いです。

パソコンを買う時のアドバイス

カタログ上でCPUの性能だけ良く、高性能と謳っているもののグラフィックボードを積んでいない製品がままあります。(しかも高い)よりも、CPUの性能はそこそこでもグラフィックボードを積んでいるパソコンを買う方が、実はコスパが良いです。

正直、GPU付きのパソコンに慣れてしまうと、GPU無しのパソコンを使った時に壊れてるのかな?と思うくらい遅く感じてしまいます。

パソコン買い換えの時に参考なれば幸いです。

 

 

ではまた!

 

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