家庭のスーパーコンピュータ

最近のパソコンは凄い性能を秘めている。使い方によっては20年程度前であれば立派にスーパーコンピュータと言える性能を発揮してくれる。家庭でも手頃な値段で利用できるようになった。

スーパーコンピュータとは

スーパーコンピュータと普通のコンピュータの違い。普通のコンピュータは命令を最初から順番に処理していく逐次処理に対して、スパーコンピュータは多くの命令を同時に処理する並列処理に特徴がある。

一般的なコンピュータプログラムは計算手順に前後関係があるので逐次処理が普通である。しかし、世の中には前後関係のない同じような計算を何万と行う処理がある。その代表的なものが天気予報である。例えば、ある地区の1時間後の天気をその周辺地区の気象条件から予測することができるなら。日本全土の予測を同時に計算することができる。世の中にはこのように大量のデータを同時に計算する処理が多くある。一般的には

GPUについて

家庭でもこの並列処理を使用できるコンピュータがある。これはゲーム用に分類されている10万円程度パソコンで、これに搭載されているグラフイックチップ(GPU)に凄い性能が秘められており、使い方によっては通常のパソコンの数十倍の能力を発揮することができる。

GPUは画面の描画を高速に処理するため開発された専用のコンピュータで、ゲームの世界では200万画素(1920×1080)程度の詳細さで、使用者の操作に基づきて、高速(1秒間に30コマなど)に場面を変化させ、仮想の世界をディスプレイ上に描いき出している。

これは、一つの演算処理装置(CPU)だけで逐次的に処理できる量ではない。そこで、考えられたのが多くの演算装置を使用して処理を分担し並列的に処理する、まさしくスパーコンピュータの処理そのものである。このGPUはゲーム愛好者にとっては必須アイテムになっている。

当初はGPUで処理できるのは、文字通り、画像処理だけであったが、ある時期から科学計算に必須の浮動小数点演算が加えられるに至り、急速に利用分野が汎用計算機の分野まで広がって来ている。現在では開発メーカのNVIDIAからCUDA(Compute Unified Device Architecture:クーダ)として、GPU向けのC言語のコンパイラやライブラリなどの開発環境が整えられ、誰でも無料で利用できるようになってきている。

世界のコンピュータに利用され出したGPU

私は、東工大の青木教授が書かれた「はじめてのCUDA(クーダ)プログラミング」を見つけ、GPUが実際にスーパーコンピュータのように活用されていることを知った。東工大では2008年にこの種のGPUを680個搭載した「TSUBAME」を開発し、当時、日本一の演算性能を誇っていた地球シミュレータを超えたとのことです。

CUDAのプログラミングは大量のデータを如何に効率よく並列にするかという汎用コンピュータのそれとは異なる考え方が必要のようで、そう簡単にはマスターできないと思いますが、目的が興味本位なので、気楽に出来るところまでやってみます。面白いことが分かればまた報告します。

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