コンピュータアーキテクチャの話 (338) 1命令の実行時間は遅いが、複数命令の同時処理で高性能を実現するGPU

○GPUは超低速プロセサ

図3-28に示したように、GPUは、演算命令を処理するには10～20サイクルを必要とし、ロードストア命令を処理するには400～800サイクル掛かる。仮に、実行する命令の70%が演算命令、30%がロードストア命令とすると、中央値を取って、1命令あたりの平均的な処理サイクル数は15×0.7＋600×0.3=190.5サイクルと計算される。そして、クロックが1GHzとすると、1命令を実行するのに190.5ns掛かることになる。

一方、IntelのCoreプロセサなどでは、1命令を処理するのに必要なサイクル数は1～2サイクル程度であり、クロックを2.5GHzと想定すると、1命令を実行する時間は0.6ns程度ということになる。

つまり、命令の実行時間の比は190.5対0.6で、GPUはCPUと比べると317.5倍遅い超低速プロセサである。そんな物好きな人はいないと思うが、殆ど並列性の無いgccコンパイラをGPUに移植したとすると、この程度の性能比になると思われる。

しかし、速度の測り方は色々とある。スポーツカーとバスのどちらが速いかと聞かれれば、普通はスポーツカーと答えるのであるが、50人を目的地まで運ぶ場合はどちらが速いかと言われれば、スポーツカーで50往復するよりも、バスで50人を1回で運ぶ方が速いに決まっている。