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 トップページテクの雑学 > 第54回 GPUって何だ? パソコンをもっと高速・高精細に −デュアルGPU−
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GPUって何だ? パソコンをもっと高速・高精細に −デュアルGPU−

 パソコンの性能を向上させる手法のひとつに、「デュアル化」があります。
 読んで字のごとく、特定のパーツを2個使い、直列もしくは並列的に同時動作させることで、そのパーツが担当する処理の速度、もしくは処理能力を向上させる技術です。

パソコンパーツ/デバイスのデュアル化
 特定のパーツ/デバイスの性能が2倍に向上するまでには、長い時間がかかりますし、開発のためのコストも膨大なものになります。それをただ待つのではなく、現状のパーツ/デバイスを複数個“束ねて”使い、システム上で仮想的に1個と見なして扱えるようにすれば、比較的低コストで大きな性能向上幅が得られるのではないか? と発想した人がいたわけです。

 デュアル化は、すでにいくつかの分野で実用化されています。その代表は、1台のパソコンに2個のCPUを搭載して処理速度を高める「デュアルCPU」でしょう。現在では、ひとつのCPUパッケージの中に2個のCPUコア(おもな計算を行なう、CPUの中核回路)を搭載する「デュアルコアCPU」も登場しています。

参考
パソコン高速化の決定打? −デュアルコアCPUのしくみ−

 ハードディスクドライブも、「ディスクアレイ」と呼ばれる装置を用いることで、複数台を束ねて扱えるようになります。最も単純な構成は、ディスクアレイに収めた複数台のハードディスク全体を1台のドライブと見なして扱う「スパニング」もしくは「JBOD(Just a Bunch Of Disks ただのディスクの束)」と呼ばれるものです。たとえば容量250ギガバイトのハードディスクを4台使ってスパニングを行なえば、見かけ上、容量1テラバイトの大容量ドライブが出現します。
 より高度な技術が、RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)です。RAIDは、どちらかというとディスクアレイを用いることでシステム全体の信頼性を確保することが主目的の技術なのですが、数多くある動作モード(レベル)の中には、データの読み書きを高速化させる技術も含まれています。

 CPUのデュアル/デュアルコア化やRAIDによって、それらのパーツとしての性能は、単純に倍にとはいきませんが、最高で1.8倍程度にまで高めることができます。
 余談ですが、スパニングやRAIDの場合、束ねるハードディスクの数は2台に留まらないので、「マルチ化」と呼ぶべきかもしれません。CPUにしても、サーバー用途などでは4個、8個といった「マルチCPU」環境も珍しくはないのです。

GPUとは?
 そして昨年、同様の技術がとうとうグラフィックスの分野にも導入されました。NVIDIA社では「SLI(Scalable Line Interconnect)」、ATI Technologies社では「CrossFire」と呼ぶ、「デュアルGPU」環境です。

 「GPU(Graphics Processing Unit)」という言葉は、まだ耳慣れないかもしれませんね。従来「グラフィックス(ビデオ)チップ」と呼ばれていたLSIが、飛躍的に高機能化してきたことで使われるようになってきました。
 パソコン用のOSがCUI(Character-based User Interface 情報を文字で表示するユーザーインタフェース)のMS-DOSだった頃、画面上に表示するものは基本的に文字と線程度。当時のグラフィックスチップに相当する回路は、OSやアプリケーションソフトが送り出すデジタル情報を受け取り、画面描画用の信号へ変換する程度の役割しか与えられていませんでした。
 ところがOSがGUI(Graphical User Interface アイコンなどのグラフィックを多用した画面構成のユーザーインタフェース)のWindowsに進化したことで、一画面あたりに表示しなければならない情報量が飛躍的に増えます。加えて、画面上でウィンドウやアイコンを移動させる場合など、リアルタイムに画面を書き換える処理が日常的に要求されるようになり、高い描画能力が必要になりました。また、Windows用アプリケーションソフトでは、CADやゲームなど3D描画を用いるものも増えました。

 そこで登場したのが、CPUに代わってレンダリング(座標や色などのデータを、計算によって画像化すること)などの処理を行なう「グラフィックスアクセラレータ」です。その後、特に3Dゲームの分野でグラフィックスの高精細化や高解像度化、表現の微細化、多様化が進んだことで、それまでCPUが担当していた3Dデータ→2D画像化の座標変換や、さまざまな画像効果などもグラフィックスアクセラレータが担当するようになりました。こうなると、もはや「プロセッサ」的な存在ということで、GPUと呼ばれるようになったのです。
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