ハードウェアアクセラレーションとは何ですか？それはどのように役立ちますか？

ハードウェアアクセラレーションは、特別に構築されたコンピューターハードウェア（シリコンマイクロチップなど）を使用して、汎用CPU（中央処理装置）よりも高速に狭い一連のタスクを実行します。

それはユーザーとしてのあなたにとってどういう意味ですか？多くの場合、アプリケーションでハードウェアアクセラレーションをオンまたはオフにするオプションがあります。では、ハードウェアアクセラレーションはどの程度有用であり、それは何をするのでしょうか？

ハードウェアアクセラレーションとは（Simple Edition）

ハードウェアアクセラレーションについて簡単に説明します。プロセスの詳細については、次のセクションにスキップしてください。

コンピュータのCPUは、ほぼすべての種類の数学の問題を解決できます。 CPU回路は、より多くのコンポーネントを使用して、さまざまな種類のタスクを処理します。それらはより多くのスペースを占有し、より多くの熱を発生し、単一の仕事のために構築された回路ほどエレガントに設計されていません。

ハードウェアアクセラレーションを使用すると、特別な集積回路またはマイクロプロセッサが1つの特定のタスクまたは関連する一連の狭いジョブを実行します。回路の設計は他の何にも無駄にならず、これはパフォーマンスに大きな利点をもたらします。

そのハードウェアがCPU自体に組み込まれている場合があります。最新のCPUのほとんどには、ビデオのエンコードや暗号化などのタスクに使用される特定の種類の計算を高速化する専用の内部セクションがあります。

要するに、ハードウェアアクセラレーションとは、ある取引のジャックであり、それを揺るがすユニークなハードウェアに特定の仕事を与えることを意味します。

ハードウェアアクセラレーションのメリットは何ですか？

ハードウェアアクセラレーションは、使用しているアプリケーションにどのようなメリットがありますか？多くの場合、ハードウェアの種類とアクセラレーションの種類によって異なりますが、通常のメリットはほとんどの状況に当てはまります。

• ハードウェアアクセラレーションにより、パフォーマンスが大幅に向上します。アプリケーションはよりスムーズに実行されるか、アプリケーションははるかに短い時間でタスクを完了します。

• CPUを解放して、他のことを実行できるようにします。 システムパフォーマンスの向上。 CPUは、作業を専用のハードウェアにオフロードしてから、たとえば、ビデオのストリーミングと同時にビデオゲームを実行したり、Discordなどのアプリケーションを使用したりすることができます。

• ハードウェアアクセラレーションは、バッテリ駆動のデバイスにとって非常に重要です。そのため、スマートフォンやタブレットは、バッテリーを消耗することなく、長時間ビデオを再生できます。小さな専用チップは、ほとんどの場合、大きくて複雑なCPUよりも消費電力が少なくなります。

ハードウェアアクセラレーションには欠点がありますか？

一般に、ハードウェアアクセラレーションはそのままにしておきたいものですが、欠点となる場合もあります。

• ハードウェアアクセラレーションはしばしば不安定さを引き起こします。 CPUは低速ですが、信頼性が高い傾向があります。たとえば、ハードウェアアクセラレーションによってビデオのエクスポートが高速化され、プロセスが終了する前にクラッシュすることにはほとんど意味がありません。

• ハードウェアアクセラレーションは、新しい開発には柔軟性がありません。たとえば、特定のビデオエンコーディング方法のためにコンピュータにハードウェアアクセラレーションがある場合でも、何か良いことが起こった場合は、それをサポートするために新しいハードウェアを購入する必要があります。

• システムがサポートするハードウェアアクセラレーションのタイプでは、最良の結果が得られない場合があります。したがって、速度よりも品質を優先する場合は、CPUに作業を処理させる方がよい場合があります。たとえば、HEVCエンコーディングのハードウェアサポートがないが、H.264 CODECよりも品質上の利点が必要な場合は、CPUベースのエンコーディングに依存する必要があります。

ハードウェアアクセラレーションはどこで使用できますか？

ここにすべてをリストするには、利用できるハードウェアアクセラレーションの形式が多すぎますが、平均的なコンピューターユーザーとして遭遇する一般的な形式をいくつか示します。

ブラウザハードウェアアクセラレーション

Webブラウザーは、驚くほどCPUを大量に消費するアプリケーションになる可能性があります。最新のWebサイトには、派手なグラフィック効果と忠実度の高い光景と音があります。 3Dグラフィックスを使用するWebアプリケーションは、GPUハードウェアアクセラレーションの恩恵を受けます。

これらのアプリケーションでは通常、ハードウェアアクセラレーションがデフォルトでオンになっているため、トラブルシューティングのためにのみ無効にする必要があります。

ビデオエンコーディングアクセラレーション

• 現在、ほとんどのCPUは、一般的なH.264ビデオ規格のアクセラレーションを備えており、H.265のサポートも拡大しています。
• 最近のNvidiaGPUには、ゲームのパフォーマンスに影響を与えないように、ゲームの映像の記録またはストリーミングの作業を引き継ぐ専用の「NVENC」エンコーダチップもあります。
• Adob​​e Premiere ProなどのアプリケーションはGPUベースのハードウェアアクセラレーションを提供するため、プロジェクトの編集およびエクスポート中のパフォーマンスが向上します。

GPGPU（汎用GPU）アクセラレーション

グラフィックプロセッサは3Dグラフィックアクセラレータとして誕生しましたが、最新のGPUは、かなり広範囲の単純な操作を非常に迅速に実行できます。これらのプロセッサは、すべて並列で動作する数百または数千の単純な小型プロセッサで構成されています。

これにより、アルゴリズムを実行する必要がある特定のタイプのデータクランチに最適です。グラフィックのレンダリングにはピクセル値の並列処理が含まれるため、GPUはこのように設計されています。したがって、GPUは、画面上の数百万のピクセルのそれぞれが同時にどのように見えるかを決定します。ディープラーニングおよびデータマイニングアプリケーションも、この計算アプローチの恩恵を受けていることがわかりました。

レイトレーシングと機械学習の高速化

GPU開発者は、GPUコアよりもさらに特殊な仕事をする専用のコプロセッサーを追加しました。

• 最新世代のNvidiaGPUには、レイトレーシングの数学を加速する特別なコンポーネントがあります。レイトレーシングは、光がシーン内をどのように伝播するかをシミュレートすることで3Dグラフィックスを描画する方法です。
• これらのGPUには、いわゆる「テンソル」数学を実行するのに非常に優れた追加のプロセッサが搭載されています。これらは、日常のコンピューティングタスクでより一般的になりつつあるニューラルネット機械学習を使用するアプリケーションで役立ちます。

加速はどこにでもあります

最近のほとんどすべてのコンピューティングデバイスでハードウェアアクセラレーションが発生しており、特定のコンピューティングジョブが普及するにつれて、コンピューターサイエンティストは、より高速かつ効率的に動作するように、さらに多くの専用システムを作成します。

だから、座ってスピードを楽しんでください！