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2015/10/03

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マルチコアプロセッサ

マルチコアプロセッサ

パソコンのCPU(プロセッサ)は面積あたりに多くの回路を作れるようになり、マルチコアプロセッサというものが当たり前になってきます。 現在であれば、スマートフォンのCPUがデュアルコアなどという用語で語られることもありますが、これは一つのプロセッサのチップが幾つかのプロセッサの集合したものであることを示しています。 Core iシリーズなどパソコン用のプロセッサもマルチコアで、Core i5で4コアなどもよく聞かれる言葉です。 コア数が多ければ、それだけ処理を複数実行できるのですが、コアが2個あれば2倍になるというわけでもなく、この効率を上げるためにはOSやアプリケーション側でマルチコアに最適なものを作らなければなりません。 現在のCore iシリーズはCPUとGPUという二つの種類のコアが混ざったもので、GPUはグラフィックプロセッサーと呼ばれているグラフィック処理を行うためのものです。 スマートフォンのプロセッサもCPUとGPUが混載されたSoCで、CPUとGPUはそれぞれ別の種類の計算が得意です。 CPUは汎用性が高く、様々な計算を場合に応じて実行するのに向いており、コンピュータやサーバー機器などで利用されているプロセッサのほとんどを占めています。 GPUは行列計算などが得意で、動画や音声の再生など、データを次々と読み込んで定型の処理をかけていくとCPUよりはるかに高速です。 音楽や動画の再生はスマートフォンなどでは重要視されるもので、省電力でありながらこれらをこなすGPUは重点的に強化されています。 またアプリケーションやOSが高性能なGPUがあることを前提に、行列計算はGPUに割り当てるという仕組みづくりが進んでいます。 二つのプロセッサの協調によって、従来のプロセッサより早いスピードで性能が向上していき、モバイル機器の進化を助けています。  

2012/12/13

• パソコン関連

グラフィックプロセッサの利用

グラフィックプロセッサの利用

パソコンを購入する際、どういったグラフィックプロセッサ(GPU)を搭載したグラフィックカードを選ぶかということを、重要なポイントにしている方もいらっしゃると思います。 パソコンでグラフィック性能を要求するのは、ゲーム用途が多いと思います。 そういった用途に利用しない方は、いわゆる内蔵型グラフィックという、CPUやチップセットに組み込まれたものでも、今では十分な性能を持っています。 これらのグラフィックプロセッサは、今、ゲームという枠を超えて、様々な分野で利用されるようになってきています。 グラフィックプロセッサとは Core iシリーズなど、一般にCPUといわれるプロセッサと、グラフィック用のプロセッサは、かなり作りとして違うものになります。 CPUはコンピュータのほぼすべての処理を実行する役割を与えられており、グラフィックプロセッサは画面表示周りの処理を担当するという分担がありました。 CPUはユーザーの操作による、様々な要求に汎用的に応えるように設計されています。コンピュータを操作するうえで、様々なプログラムの切り替えを行うのにも、柔軟な対応ができるように作られています。 いっぽうグラフィックプロセッサは、グラフィックの操作や、3Dの計算など、まとまった処理を高速でこなすことが得意分野です。CPUのように様々な要求に逐次答えるのにはあまり向いていません。 グラフィックプロセッサの汎用利用 グラフィックプロセッサの性能向上はCPUの性能向上と同じように、年々進化しています。 より多くのデータを、高速で処理することができるようになり、これをグラフィック以外の部分にも応用することが頻繁に行われるようになってきました。 DVDやブルーレイの再生支援、あるいはビデオ圧縮、再生への応用が一般の利用者でも、広く使われている分野でしょう。 GPUアクセラレーション対応、と書かれている場合、処理の一部、あるいはかなりの部分をグラフィックプロセッサに分担させているアプリケーションです。 映像の再生や、圧縮は、一続きのデータを連続的に処理するものですから、CPUはグラフィックプロセッサにデータを渡して計算させることにより、負担を軽減して、ユーザの他の操作に対応できるようになります。 Photoshopなどの画像編集アプリケーションでも、積極的にグラフィックプロセッサによる計算を利用しています。画像に対してフィルタをかけるような用途も、一つの大きな画像データに同じ処理を行うものです。 これらグラフィックプロセッサの力を借りることによって、CPUが直接処理を行うよりも、より高速に処理を終えることができるぐらいに、グラフィックプロセッサの力は向上しています。 プログラム中にグラフィックプロセッサを利用する枠組みとして、OpenCLやCUDAといった開発環境が整いつつあり、様々なアプリケーションに今後グラフィックプロセッサの力を取り入れることができるようになります。 今後のグラフィックプロセッサ 現在の一般向けプロセッサのトレンドとして、CPUのチップ内にグラフィックプロセッサを一つのパッケージにしたものが、増えつつあります。 Intelの第2世代Core iシリーズ以降はグラフィックプロセッサをCPU内に内蔵しています。 一つは部品点数を減らして省コスト化するための方法でもあり、もう一つはより積極的にCPUとグラフィックプロセッサを連携させていくという将来的な意図を含んでいると考えます。 タブレットやスマートフォンではAppleのA5シリーズや、nVidiaのTegraなど、複数のCPUコアと、グラフィックコアを統合されたチップを利用するのが標準的です。 これらのモバイル用途では省電力性が重要になりますが、グラフィックプロセッサとしては最新の技術を投入できるので、コンパクトさからは想像できないような表現力を持ちつつあります。 これからどんどんグラフィックプロセッサが有利な処理をグラフィックプロセッサに分担させることが一般的になれば、ユーザーとしてはよりよいパフォーマンスを手に入れることができるようになります。 スーパーコンピュータと呼ばれる分野でも、グラフィックプロセッサを並列につなげることで安価に作ることができるようになっており、グラフィックプロセッサはグラフィック用途という枠を超えて、コンピュータの性能を向上させるカギになっています。

2012/11/20

• パソコン関連

パソコンの動作が遅い（ハードディスク・CPU編）

パソコンの動作が遅い（ハードディスク・CPU編）

メモリ編に引き続いて、ハードディスク・CPUなどにについても書いてみたいと思います。 これらはメモリ不足になっているPCほどの劇的な改善は見込めないかもしれません。 ハードディスクについて ハードディスクの容量によって、パソコンのスピードが左右されることはありません。 空き容量が少なすぎる場合は、うまく動作できなくなることはあるので、空き容量はできるだけ多くなるように、不要なアプリケーションやデータなどは適宜整理していくことが大事です。 ハードディスクがパソコンの速度低下にかかわるのは、断片化があります。 断片化とは、一つのファイルが、ハードディスク内でバラバラな空き部分に分断して配置されてしまい、アクセスに時間がかかる状態です。一つのファイルはハードディスク内で連続した範囲に配置されていることで、高速に読み取りすることができるようになります。 これは各ドライブのプロパティから最適化を選択することで解消することができます。 時間がかかりますので、余裕があるときに実行する必要があります。 PCを使いながら実行すると、完全に完了しない、あるいは完了するまでにより時間がかかることも多いです。 SSDとは ハードディスクの代わりにSSD（ソリッドステートドライブ）という高速なフラッシュメモリ機器を搭載することで、ディスクアクセスを数倍高速化する方法があります。 これはパーツの単価は安くなってきたとはいえ、かなり高価です。コストパフォーマンスという点では、まだまだ改善の余地はあります。 どちらかといえば、ハイエンド志向の方法で、最大限に効率化する必要がなければ、そういった方法もある、というぐらいにとらえておくのがいいと考えます。 CPUについて CPUのみをアップグレードするという方法も、デスクトップでは選べることもありますが、メモリ増設よりもかなりハードルは高いので、これを選択するのであれば、よほど準備が必要となります。 またこういった行為は改造とみなされて、メーカーの保証は受けられなくなる場合がほとんどです。 いまは個別パーツのグレードアップを選択するよりも、定期的なPCの入れ替えの方が、コスト面で優れていることも多くあります。 新規にPCを購入する際に、CPUの種類が記載されていると思いますが、どれを選ぶといいのかという指標を書いてみます。 Core i3,i5,i7（コア・アイシリーズ） これらはIntel社のPC向けメインストリームの製品群で、最大限の能力を発揮します。 iに続く数字が大きいほうが、高速で処理をすることができます。その分高価にはなります。 Core i5を中心に見据えて、予算に応じてi7を選択したり、i3にするとよいでしょう。 Celeron（セレロン） Celeronは低価格デスクトップ向けの製品群です。 製造工程については、Core iシリーズと同一のものが使われていますが、一部の機能をOFFにしています。 事務的な用途であれば、十分な性能を持つものです。 複数台、同一の仕様で導入する必要がある場合などは、コスト面でもメリットがあるでしょう。 Atom（アトム） 一般にネットブックといわれる小型のモバイルノートパソコンなどでよく利用されています。 Core iシリーズなどとは設計がそもそも違い、同じソフトウェアが動作しますが、省電力性に重きが置かれているため、処理速度はあまり見込めません。 モバイル用のCeleronなどと比べても、処理速度は遅くなります。携帯性を重要視したモバイルノートなど、省電力が重要となる場合に選ぶべきCPUです。

2012/11/14

• パソコン関連

今後パソコンのプロセッサはどうなるのか

今後パソコンのプロセッサはどうなるのか

先日、AppleがMacのラインナップでINTELのプロセッサの採用をやめ、iPhoneなどと同じARM系のプロセッサに切り替える予定がある、との報道がありました。 Macのプロセッサは、モトローラーの68000系から始まり、IBMのPowerPC、INTELのCoreシリーズと、時代の流れとともに変化してきました。 プロセッサが変わるということは、それまでのソフトウェア資産が基本的にはそのまま利用できない、ということになります。それについては、プロセッサのコードを翻訳して実行する、エミュレーションという技術で、切り替え時期の間を乗り切ってきました。 ただこのエミュレーションという技術は、どうしても動作が遅くなることと、エミュレーションだよりのソフトウェアがリフレッシュしないことなどから、MacではOSがアップデートをするうちに、使用は推奨されなくなり、切り捨てられていくことが多いです。 そのようなMacのプロセッサの歴史から、今後INTELからの切り替えもあるのではないか、というところで、確たる情報ではありません。 現状のMacで動くハイパワーを必要とするアプリケーションについて、まだまだ非力なARM系が食い込んでくる余地はないでしょう。 現状のINTELとARMの立ち位置 INTELは、現状パソコン向けのプロセッサのほとんどの市場を支配しています。そのためx86あるいはIA32といわれる、プロセッサの命令セットで実行できるソフトウェアの資産は膨大なものです。 そのほとんどを構成しているのはWin32という枠組みのWindowsむけのソフトウェアとなるでしょう。一般に市販されているものばかりではなく、業務向けに構築されたものも含めて。 これらは重要な囲い込みになっています。これら膨大なソフトウェア資産を他のプロセッサ向けに再構築することは容易なことではありません。 ARMはほぼすべてのモバイルデバイスで採用されている、処理能力よりも省電力性を重要視されているプロセッサです。スマートフォンや、タブレットなどもこのARM系のプロセッサがなければ、実現しません。 省電力性を重要視されている、とはいえ、徐々にモバイルデバイスで要求される処理能力は向上しているので、伸びしろは十分にあり、急成長を遂げています。 とはいえ、INTELの主要なラインのプロセッサは設計や製造能力に秀でたものがあり、ARM系が急成長を遂げたとしても、いまだ大きな隔たりがあります。 パーソナルコンピューターの再定義 パーソナルコンピューター（個人向けコンピューター）というものは、現状ではほとんどの場合Windowsパソコンを指すことが多いです。 これまでのWindowsパソコンの出荷台数は全世界規模でみれば、十億台をはるかに超えるものとなるでしょう。 業務ではやはりOffice、メール、グループウェア、あるいは開発ツール、個人用途ではメール、Web閲覧、ゲーム、SNSやインスタントメッセージが主な目的でしょう。 スマートフォンやタブレットは後者の個人用途をカバーするものです。実際スマートフォンでこれらの機能としては十分であるとしてパソコン自体が不要に感じる方もいらっしゃるのではないでしょうか。 こういった個人向けの用途では、ARM系の処理能力で十分事足りる、ということでもあります。 現在、Pentium4時代のPCでWindowsXPで利用している、という方にとっては、10万程度する新しいWindowsPCよりも、5万円以下のタブレット型の方を選択するメリットはあると思います。 パーソナルなコンピュータというものの定義は、急速に変わりつつあるといえます。 WindowsとINTEL プロセッサを大きく分けるとすると、一般PC向け、ハイパワー向け、モバイル向け、という切り分けができると考えますが、INTELは一般PC向けが圧倒的に強く、ハイエンドサーバーやスーパーコンピュータに使用されるハイパワー向け、モバイル向けではそこまで強大な勢力ではありません。 ハイパワー向けのItaniumに新型を投入したり、XeonPhiという従来のプロセッサとは違ったアプローチの新型をリリースしています。 省電力向けではAtomプロセッサというカテゴリで、ARMに対抗すべく省電力性と処理能力を兼ね備え、またそのままWindowsが動作するラインナップを成長させています。 Microsoftも最新のSurfaceRTタブレットではARMを採用していますし、かつてはPowerPC用、Alpha用のWindowsNTをリリースしていたこともありました。 またWindowsCEという小型組み込み系のWindowsのサブセットで、長らくINTEL以外のプロセッサのプラットフォームでの実績もあります。 いまのところパソコン向けのWindowsがINTELのプロセッサ以外を積極的に採用する理由はありません。その膨大なソフトウェア資産の互換性こそがWindwosの最大のメリットになるからです。 今後のパーソナルコンピューターの再定義が行われていく中で、その膨大なソフトウェア資産にどれだけ重きが置かれるのか、という比重が変化していくことは十分考えらることです。 5年ぐらいの期間で、それらが無価値なものになることはないでしょうが、10年先のコンピュータがどのようなものとなるか、それを今想像するのは難しいことです。 INTELが現状から逃げ切ることになるのか、ARM系が一般利用者にとって十分な処理性能を持つようになるのか、競争がまさに繰り広げられているさなかにあるといえます。