2004/05/18 様々な計算機の絵 アナログ計算機 948 にまだあって、視ることができる ( 流石に動かない ) (タイガー)手回し計算機 「高速計算法」の本 よくみたら、手回し計算機の高速化 計算機に通じる方法も多数あった 日本の最初の計算機 富士フイルム レンズの計算のため 計算「器」室 手回し計算器の部屋 モンロー計算機 手回し計算機の電動製 液晶のかわりに、プリンターがついている電卓 計算機の途中が全部わかる 今の電卓は、途中の計算の様子がわからない 表示が、電導管にかわった ( 数字によって、奥行きが違う ) 一台、数十万 ( 初任給が 一万円のころ ) ... マイコンの開発装置 switch でも Memory の内容を設定する。 その後、電卓戦争へ.. 情報処理学会の歴史展覧会 カードに穴を空ける 隣に穴が掴ないようにコードが作られているので不自然 ( EBSDIC ) PDP-11 これのアセンブラが C 言語の ローツ Cray - 2 液冷 (フロリナード) : 気化熱を利用して冷却している == 最近の計算機のトピックス # 計算機の needs : 計算を速くしたい.. 1. 人間が頭を使って、無駄な計算そのものを減らす これは、本質だが、計算機の話ではない 2. 半導体の速度を速くする 最近の PC ... 1G ( 10^(-9) ) CRAY-1 ( 12.5n sec / 8M byte ) 80M 位 ( 1976 年 ) 世界最初の Super Computer ( 数十億 ) # ここ 30 年で 1000 倍くらいになった.. どこまで速くなるか ? 限界がある ( 光の速度.. ) 1G ( 1 n sec = 10^(-9) ) で 30cm しか進めない 電子の速度 電位差 (電圧) を大きくすればよい 消費電力は、電圧の二乗に比例するので、熱が沢山でる 熱で、回路が溶けてしまう... 現在の CPU の消費電力 150W CMOS なので、本来は電流がながれないはずなのだが.. 実際は、「漏れ電流」があるので、大変 これは小くなると防げない 3. 並列化 ( 一つの仕事を複数の CPU で行う ) # 速度を半分にして、二つの CPU で計算 # 一つの CPU の電圧を 1/2 にすると消費電力は、1/4 なので、 # 二つの CPU で、結局 1/2 の消費電力となる 並列度 ( 空間的 ) 5120 台 地球シミュレータ 6 万 台 計画 空間的な並列 同じ能力をもつ CPU が同時に同じ、完全な仕事をする 原理的に並列度をいくらでもふやせる 同時に異る仕事も並列化できる 並列の度数だけ CPU の個数をふやす必要がある 時間的な並列 異る能力をもつ CPU が同時に異る一つの仕事の部分を行う 一つの仕事を幾つに分割できるかによって並列度に限界がある 組合せてできる仕事が同じでないといけない パイプラインの乱れ 既存の CPU と同じ構成で速度が速くなる パイプラインの例 浮動小数点の加算 ケタあわせ 加算 まるめ 正規化 という四つの仕事からなっている ベルトコンベア式にこの四つの仕事を別の部署が同時に行う 別々に行う ABCD ABCD ABCD ABCD が、 ABCD ABCD ABCD ABCD となる。 Clock 神話 現在の CPU の仕組 パイプライン 個々の段数の速度のこと 段数をうやせば、 計算速度が同じ クロックだけあがる (並列度は上る) cf. P3 と P4 P4 の方が Clock は上 スピードは同じくらい DEC α 150M , IBM PowerPC 50M 同じくらい 結局技術は同じ程度 本質的な (半導体) 速度 ( トランジスタ速度 ) ゲート速度 ニ台の PC v.s. Dual Processer (SMP) の違い Memory 共有かどうか (分散メモリ) CPU 間の通信速度の差 アドレス空間を共有するかどうか 複数 Address Space か単一 Address Space 単一の方がプログラムが楽 Dual の方が高い == 次回から演習がはじまります。講義は 9:00 開始、演習をする人は、Note-PC をもってきてください。