GPUとは

GPUとCPUの違い

通常コンピューターは、CPUが連続的にタスクを行い、幅広い処理をすることで機能します。しかし、その中で、膨大な単純作業が必要になることがあります。例えば、画像などのデータ処理です。このような膨大な単純作業をCPU1つに任せていると、ほかのタスクが終わるまでに時間がかかってしまいます。そこで、膨大な単純作業を任せるのが、GPUです。つまり、CPUとGPUは、協力してコンピューターを動かしているのです。

スーパーコンピュータの多くはGPUを搭載

スーパーコンピュータとは、複雑で膨大な計算を高速で行う大規模コンピューターですが、この計算を可能にしている機能の1つがGPUです。
たとえば、気候の変動予測や画期的な治療法を見つけるための解析、地震予測など、私たちの身近な問題にもスーパーコンピュータは使われています。そして世界最高水準のスーパーコンピュータの多くにはGPUが搭載されており、計算能力だけでなく人工知能（AI）関連の処理をも支えています。

GPUのデメリット

膨大な量のデータを高速で処理できるGPUですが、難点があるとすれば、発熱の可能性があるという点です。発熱を抑えるために冷却装置が必要となり、それが電力を大きく消費させます。高性能になればなるほど冷却装置や電力も大きくなる傾向があり、音がうるさいといったデメリットも挙げられます。
ただし、GPUの種類によってはこのようなデメリットが緩和されているものもあります。

GPUの種類と特徴

GPUは、グラフィックボードに搭載するもの、CPUと統合されたもの、クラウドと大きく3種類に分かれます。ここでは、それぞれの特徴やメリット・デメリットを簡単にご紹介します。

グラフィックボード

グラフィックボードは、GPUが搭載された基盤のことをいいます。主にモニターの画面表示をするもので、CPUから指示を受け画像や映像の描写を行います。ビデオカードと呼ばれることもあります。

グラフィックボードは、コンピューターに必ずしも必要な訳ではありません。ただし、追加でGPUを付けることで、画像や映像をさらにキレイに映せるため、3Dゲームなどをコンピューターで行いたい場合は、外付けのGPUが必要です。この場合、GPUを付けるための基盤としてグラフィックボードが使用されます。

このタイプのGPUは性能が高い一方で、発熱量や消費電力が多いといったデメリットもあります。

評判が良いグラフィックボートには、NVIDIAの最上位モデルである「GeForce RTX 3090」などがあります。サイズは大きめですが、多量のメモリーに高性能で、使い勝手も良いようです。

内蔵GPU

内蔵GPUとは、CPUとともにコンピューターに内蔵されているGPUを指します。一般的なPCの頭脳として使われているのは汎用的な処理をするCPUですが、現在ほとんどのCPUは、GPUが内蔵されているCPU統合型GPUです。

単体型GPUに比べ性能は劣るものの、コストが安く、発熱量や消費電力が少ないなどのメリットがあります。高度な画像処理よりも事務作業などに向いているのが特徴です。また、消費電力が少ないため、外出先でも利用できます。

GPUクラウド

GPUサーバーが使えるクラウドサービスを利用すると、クラウド上でGPUを利用できます。この場合サーバーを自社で設置・管理する必要がないため、初期の導入や運用にかかるコストが大幅に低減します。加えて、インターネット経由でリソースが提供されるため、場所にとらわれずに利用可能です。リモートでも利用できることから、時代にマッチした運用方法といえるでしょう。

また、クラウドサービス提供者はその時点で最新、あるいはハイエンド（最上位）のGPUを、サーバーに組み込んでいることがほとんどです。オンプレミスの場合、予算の関係からハイエンドモデルを使えなかったり、数年ごとにGPUを買い替える必要があったりします。クラウド利用であればそれらのことを考えず、最高の環境でGPUサーバーが利用できます。

ただし、目的や用途に合わせたカスタマイズ性は劣ります。またオンプレミスは初期費用がかかりますが、長期的な運用を考えると、トータルのコストが低くなることも考慮すべきでしょう。

このように、それぞれのGPUにメリットやデメリットがありますが、何を基準に選べばいいのかポイントをお伝えしていきます。

GPUの選び方

＜GPUの数・VRAM容量（グラフィックメモリー）＞

複数のGPUを搭載しているほど性能は上がると考えてください。クラウドサービスやレンタルサーバーの製品詳細にはGPUの数も記載されているので、検討の際に確認してみましょう。

ただし、自社でサーバー環境を整備する場合、GPUの増やしすぎには注意が必要です。GPUが増えるごとに電力を消費するうえ、温度管理が困難になります。

またVRAM容量とはGPU専用のメモリーであり、容量が大きいほど、高いパフォーマンスを発揮します。そのため、GPUの性能を測るうえで重要な要素です。

＜冷却性能＞

適切な熱処理を行えないと、パフォーマンスを低下させる原因になるため、冷却性能は重要です。特にグラフィックボードを利用する場合は、ファンだけでなく放熱効果の高いヒートシンクやヒートパイプなどの部品を搭載しているものもあるので、参考にしてみてください。

＜消費電力＞

高性能のGPUやグラフィックボードであればあるほど、消費電力は大きくなります。PCの電源ユニットから直接電力が必要なグラフィックボードもあり、その場合は補助電源用のコネクターが必要になることも。このため、消費電力やそれに必要な部品は必ず確認しておきましょう。

＜グラフィックボードの動作環境＞

グラフィックボードを利用する場合は、サイズや接続端子、PCモニターとの同期なども注意しましょう。特にサイズは要注意です。冷却性能が高いものだとサイズが大きく、PCに取り付けられないこともあります。スロットの幅や数、PCのケースサイズなどをチェックしておいてください。
また、接続端子やモニターとの同期も確認しておくと安心です。