GPUとは?何をしているもの?概要や種類などを紹介

コンピュータゲームや映像作品など、3Dグラフィックスを駆使した画面描写は非常に美しいものです。

これらを処理するには、コンピュータのCPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)の性能が高いことはもちろんですが、高い画像処理性能が求められます。

こうした高い性能を求められる画像処理に特化した半導体プロセッサのことGPU (Graphics Processing Unit)と呼び、現在のコンピュータではCPUに並ぶ性能を持つ部品の一つとなっています。

今回は、このGPUについて詳しく解説します。

NVIDIA製GPU

そもそもGPUとはどういうもの?

コンピュータで高い演算能力を持ち、計算などの処理を行う部品といえば皆さんの多くはCPUを思い浮かべるのではないでしょうか。

 

CPUは、コンピュータの高い性能を実現するためには欠かせない半導体です。

しかし、これと同じくらい高い性能を持った半導体が高度で複雑な画像処理を行うのがGPUです。

 

つまり、GPUとは「コンピュータ上で画像処理を専門に行う半導体」であると言えます。

なぜGPUが必要となった?

かつてのコンピュータには、CPUはもちろんありましたが、GPUとまで呼べる半導体は搭載されていませんでした。

もちろん、画面表示を行う必要があるのでVGAチップとかグラフィックチップなどと呼ばれる半導体は搭載されており、ディスプレイへの表示など画像処理に関する役割を担当していました。

 

しかし、3Dグラフィックスを多用するゲームをはじめとした高度な画像処理を行うには、画像処理に特化した高度な処理装置が必要となりました。

これがCPUに匹敵するような高い性能を持つようになったことからGPUと呼ばれるようになりました。

GPUの種類や向き不向き

一括りにGPUといってもいくつかの種類があります。

そして、ゲームや3Dグラフィックスなど用途にも向き不向きがあります。

GPUの種類

画像処理を行うGPUは、大きく分けて以下の2種類があります。

 

単体型GPU

単体のプロセッサで構成されるGPUのことで、マザーボード上に搭載されているケースと、グラフィックボードで後付けされているものがあります。

後述するCPU統合型と比較して性能が高いのが特徴です。

ただし、性能が高い反面「発熱量が多い」「消費電力が多い」といった特徴もあります。

主なベンダー、製品としては、以下の通りです。

NVIDIA: GeForceシリーズ
AMD:Radeonシリーズ

CPU統合型GPU

単体のプロセッサで構成されるものと違い、CPUに内蔵されているGPUです。

統合型GPUの特徴としては、「単体のものに比べて性能は低いが、低価格でコストパフォーマンスが良い」「発熱が少ない」「消費電力が少ない」といったものがあります。

主なベンダー、製品としては、以下の通りです。

Intel:Irisシリーズ
AMD:Radeonシリーズ

種類ごとの向き不向き

GPUには単体型とCPU統合型があり、それぞれに特徴があることを解説しましたが、それを踏まえて両者がそれぞれどういった分野や業務に向いているのかということについて見ていきましょう。

 

<単体型GPU>

  • 3Dグラフィックスなど画像処理
  • 動画などの映像処理
  • 3Dグラフィックスなどを多用したゲーム

など

 

高い画像、映像処理をすることが可能となっており、デザインなどクリエイティブな業務にも力を発揮します。

<CPU統合型GPU>

  • 文書作成などの事務作業
  • インターネットの閲覧やメールなど
  • プログラミングなど

など

 

CPU統合型GPUは、画面処理などに高い性能を必要としない事務作業などに向いています。

また、消費電力が低くバッテリーの持ちが良くなるので、外出先でモバイル利用する場合にも向いていると言えます。

PC_グラフィック

新しい分野で注目されるGPU

GPUは非常に高い画像処理性能を持つ半導体です。

そして、最近では高い処理能力を持つことから利用される場面は大きく広がりを見せています。

たとえば、GPUの高い処理能力を生かしたGPUサーバーです。

 

GPUサーバーは、これからの大きな展開が期待されているAIなどの分野でも活用されています。

AIの分野ではビッグデータなどの膨大なデータをディープラーニングの手法を用いてAIに学習させることによって、コンピュータが精緻な予測や正確な判断ができるようになりますが、この際に必要な高い処理能力はGPUが担っています。

 

このようにGPUは、これから利用が進展していくと考えられる新しい分野でも大きな役割を果たしています。

ビッグデータ

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まとめ

コンピュータでディスプレイ出力のための描画や画像、動画処理などに関わる働きをしているのがGPUです。

 

GPUには、今回紹介したように「単体型」「統合型」の2種類があり、それぞれ以下のような特徴を持っています。

 

単体型

  • 性能が高い。
  • 発熱する。
  • 消費電力が多い。

統合型

  • 性能は高くない。
  • 消費電力が低い。
  • コストパフォーマンスが良い。

 

したがって、PCを買い換えるといった場合には、こうした違いを把握して自分の目的にあわせて選択する必要があります。

加えて、GPUが高い処理能力を持つが故に、AIなど新しい分野で使われ始めているということも興味深い内容として紹介しました。

新サービス「GPU搭載 Windows Server」をリリース

2020年6月15日(月)、業界初となるGPUを搭載したWindows Serverの提供を開始いたしました。

NVIDIA製GPU「Tesla V100」「RTX-5000」「RTX-4000」の3種類を用意し、お客様の希望や開発環境に合わせて高性能・高火力の専用サーバーを提供いたします。

 

WinserverのGPUプランでは、従来のCPUと比較すると最大で100倍以上の高速演算処理が可能なNVIDIA製GPUを搭載しているため、計算は単純だけれども大量の演算処理性能が必要なグラフィックの演算処理や、AI/ディープランニングの開発に最適です。

GPU搭載 専用サーバー 新プラン

 GP20-32GP20-96GPV20-96
初期費用350,000円600,000円800,000円
月額費用50,000円75,000円85,000円
メモリ32GB96GB96GB
CPU1 CPU
Xeon Bronze 3204
1.90GHz(最大1.90GHz)
6C/6T 8.25MBキャッシュ
1 CPU
Xeon Bronze 3204
1.90GHz(最大1.90GHz)
6C/6T 8.25MBキャッシュ
1 CPU
Xeon Bronze 3204
1.90GHz(最大1.90GHz)
6C/6T 8.25MBキャッシュ
GPU1 GPU
NVIDIA
RTX-4000
(8GB GDDR6)
1 GPU
NVIDIA
RTX-5000
(16GB GDDR6)
1 GPU
NVIDIA
Tesla V100
(32GB GDDR6)
ディスク容量SSD 1TB×4本SSD 1TB×4本SSD 1TB×4本

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