●「ＧＰＵはどのように誕生したのか」（ＥＪ第４７９１号）

　コンピュータとは何でしようか。「コンピュータ」という言葉
を聞いて、何を連想するでしょうか。
　多くの人は、ＰＣ（パソコン）やスマホやタブレットを連想し
ます。なぜなら、自分のごく身近にあるコンピュータであるから
です。もっともスマホをコンピュータであるとを認識していない
人もいます。しかし、多くの場合、スマホは、ＰＣよりも高性能
なコンピュータなのです。スマホは５年前のスパコンに匹敵する
ともいわれています。それに現在のスマホには、ＡＩ機能まで搭
載されています。
　しかし、これからは、コンピュータの定義を次のようにすべき
ではないかと思います。
─────────────────────────────
　　　　　 コンピュータとはＣＰＵそのものである
─────────────────────────────
　スーパーコンピュータというと、多くの人は、いわゆるＰＣな
どは違う、何か特殊な構造を持つ大型のコンピュータをイメージ
しますが、基本構造は、普通のＰＣと変わらないコンピュータな
のです。
　日本には「京（けい）」というスーパーコンピュータがありま
す。年に２回、その処理速度を計測して上位５００位を発表する
「ＴＯＰ５００」ランキングで、「京」は、２０１１年において
２期連続で１位を獲得した高速コンピュータです。
　少し専門的にいうと、「京」は、ＣＰＵを８万８１２８個搭載
し、整数の計算よりも処理に時間のかかる浮動小数点演算と呼ば
れる計算を毎秒１京５１０兆回実施できるコンピュータです。こ
れは、２０１１年の演算レベルですから、現在ではもっと高速に
なっている可能性は十分あります。
　このように、スーパーコンピュータは、ＣＰＵを８万個以上搭
載しているものの、基本的にはＰＣと変わらないのです。極端な
ことをいえば、企業の終業後のＰＣを複数並列に接続して計算し
ても基本的にスパコンに似た処理ができるのです。「京」は、汎
用のＣＰＵを並列に搭載する「スカラー型」というタイプのスー
パーコンピュータです。
　このように、コンピュータの能力はＣＰＵで決まるので、ＣＰ
Ｕはコンピュータそのものです。それでは、ＣＰＵとＧＰＵはど
のように違うのでしょうか。
　どうしてＧＰＵが登場したのかというと、ＰＣのＯＳの変遷に
関係があります。ＣＰＵは、コンピュータの「頭脳」といわれま
す。コンピュータ上のあらゆる処理はＣＰＵが行います。しかも
ムーアの法則に従い、ＣＰＵの高速化は１年半ごとに倍速のペー
スで進化したのです。
　しかし、ＣＰＵが扱うデータ量も急速に増加し、ＣＰＵの負担
は、年々増加する一方です。ひとつのきっかけは、１９９５年に
訪れたのです。
─────────────────────────────
　　　　　　　　ＭＳ−ＤＯＳ　・・・　ＣＵＩ
　　　　　　　ＷＩＮＤＯＷＳ　・・・　ＧＵＩ
─────────────────────────────
　１９９５年以前、１９８１年に発売のＩＢＭの１６ビットＰＣ
「５１５０」──このＰＣに搭載されたＯＳが「ＰＣ−ＤＯＳ」
（マイクロソフト社提供のＭＳ−ＤＯＳ）です。このＯＳは基本
的には文字ベースの「キャラクタ・ユーザー・インターフェース
／ＣＵＩ」だったのです。
　しかし、ＤＯＳ時代の後半にはＣＡＤなどの作業には、専用の
ハードウェアを用意してグラフィック処理を行っていますが、そ
れらの需要は限られたものだったのです。この時代がしばらく続
きます。この時代に個人がＰＣで扱うグラフィックス・データの
量はたいしたことはなく、若干の補助装置を付ければ、当時のＣ
ＰＵでも十分に対応できたのです。
　ところが、１９９０年頃から、３２ビットＣＰＵ搭載のＰＣが
出現します。１９９１年には「ウインドウズ３・０」搭載のＰＣ
が登場し、「グラフィック・ユーザー・インターフェイス／ＧＵ
Ｉ」の時代が始まります。３２ビットＣＰＵ時代の幕開けです。
このときから、ＰＣの扱うグラフィック・データ量は激増するよ
うになり、ＣＰＵによるグラフィックスデータの処理負担はきわ
めて重くなります。
　「ウインドウズ３・０」──よほど専門的なユーザーでない限
り、このＯＳのことを当時知る人は少なかったと思います。その
後に出る「ウインドウズ３・１」は知っていても、このウインド
ウズを使った人は少ないと思います。当時明治生命情報システム
部の私のチームは、３・０のベータ版を入手し、さまざなアプリ
ケーションをテスト的に構築しています。そして、ウインドウズ
３・０の解説本も、チームで執筆しています。この準備があった
ので、生保業界で一番先にウインドウズを導入できたのです。
　１９９３年に「ウインドウズ３・０」の改良型「ウインドウズ
３・１」が登場し、それを踏まえて１９９５年に「ウインドウズ
９５」搭載のＰＣが登場し、本格的なウインドウズ時代が始まる
ことになります。
　このときから、激増したＣＰＵのグラフィック・データ処理の
一部を「グラフィック・アクセラレータ」というハードウェアで
処理するようになります。つまり、激増するグラフィックス・デ
ータの処理を、専用のアクセラーレータというハードウェアで肩
代わりするシステムが実現したのです。
　今になって考えると、これが後の「ＧＰＵ」の開発に結びつい
てきます。ＰＣのグラフィックス・ユーザー・インターフェイス
（ＧＵＩ）の定着とともに、その後、動画や３Ｄグラフィックス
など、処理しなければならないグラフィックス・データ量は激増
し、その高速処理の実現が求められたのです。これはＰＣの根本
的なハードウェアの構造変化を促すことになります。
　　　　　　　　　　──［次世代テクノロジー論�U／０３５］

≪画像および関連情報≫
　●グラフィックカードってどんな役割をするの？
　　───────────────────────────
　　　パソコンがディスプレイモニター上に映し出す映像は、文
　　字や写真といった「２Ｄ（平面）映像」と、立体的な三次元
　　コンピュータグラフィックス(３ＤＣＧ)に代表される「３Ｄ
　　（立体）映像」に大きく二分されます。（※ここでいう３Ｄ
　　は、最近話題のメガネをかけて映像が飛び出てくる３Ｄとは
　　別の話）。基本的に、２Ｄではあらかじめ用意された画像を
　　映し出すのに対し、３Ｄでは縦・横・高さ・奥行きなどの位
　　置情報から計算して映像を作り出します。その為、３Ｄの方
　　が２Ｄよりも高度な処理を必要とし、より美しい３Ｄ映像を
　　よりスムーズに描画するには、高性能なグラフィックス機能
　　が必要となってきます。
　　　多少強引な説明となりますが、２Ｄを表示するためには、
　　グラフィックスチップ（ＧＰＵ）の性能よりも、ＶＲＡＭと
　　呼ばれる映像処理に使う、グラフィックスメモリの容量の方
　　が重要となります。実は、フルＨＤ解像度（１９２０×１０
　　８０）を超える２０４８×１５３６もの高解像度な映像をフ
　　ルカラー表示するのに必要なＶＲＡＭ容量は１６ＭＢであり
　　一昔前のパソコンでも十分な性能を持っています。このよう
　　な状況から、現在のグラフィックカードは「３Ｄ映像を美し
　　く高速に描画させるためのもの」と言っても過言ではないで
　　しょう。では、３Ｄを使わない人にはグラフィックカードは
　　不要なのか？という疑問が湧きますが、最近ではＯＳで３Ｄ
　　機能を使用したり、グラフィックカードをグラフィックス処
　　理だけでなく汎用的に利用する動きも広がりを見せているの
　　で、グラフィックカードを搭載しなくても良いとは一概には
　　言えなくなってきています。　　　https://bit.ly/2K8U9aM
　　───────────────────────────

スーパーコンピュータ「京」