WEBVTT 00:00.000 --> 00:00.990 インストラクター：このレッスンでは､ 00:00.990 --> 00:03.390 CPUの機能について説明します｡ 00:03.390 --> 00:05.340 これには､ マルチスレッド､ 対称型マルチプロセッシング､ 00:05.340 --> 00:07.050 シングルコアとマルチコアの比較､ 00:07.050 --> 00:10.950 仮想化サポートなどが含まれる｡ 00:10.950 --> 00:12.180 さて､ 最初に取り上げるのはマルチスレッディングと呼ばれるもので､ 00:12.180 --> 00:15.840 どのCPUを買うかによって､ SMT､ 同時マルチスレッディング､ 00:15.840 --> 00:21.480 ハイパースレッディングとも呼ばれる｡ 00:21.480 --> 00:24.780 ハイパースレッディングとは､ インテルがこのプロセスを指す言葉だ｡ 00:24.780 --> 00:29.340 そして､ より一般的な用語はSMT（同時マルチスレッド）である｡ 00:29.340 --> 00:37.350 スレッディングとは､ ソフトウェア・アプリケーションからプロセッサに送られる1つの命令ストリームの概念である｡ 00:37.350 --> 00:42.150 現在､ ほとんどのアプリケーションは､ 単一スレッドで単一プロセスを実行するように設計されている｡ 00:42.150 --> 00:45.720 そしてこれは､ そのソフトウェアがすべてをシリアル方式で行うことを意味する｡ 00:45.720 --> 00:48.930 だから､ もし私があなたに5つの異なることを指示したら､ 00:48.930 --> 00:50.730 あなたはそれらを1､ 2､ 3､ 00:50.730 --> 00:53.250 4､ 5と順番に行うだろう｡ 00:53.250 --> 00:55.260 仮に1回に10分かかるとしたら､ 00:55.260 --> 00:57.510 合計50分だ｡ 00:57.510 --> 01:01.650 しかし､ もしマルチスレッディングを許可して､ これらのことを順番に実行したり､ 01:01.650 --> 01:09.360 同時に実行したりできるようにすれば､ これらのことを異なるスレッドや異なるストリームに送ることで､ 一度に複数のことを実行できるようになる｡ 01:09.360 --> 01:12.450 例えば､ 右手で何かを書き留めると同時に､ 01:12.450 --> 01:17.070 左手で机を叩いてほしいと言ったとしよう｡ 01:17.070 --> 01:18.570 2本の糸､ あるいは2本の手があるからこそ､ 01:18.570 --> 01:22.020 その2つを同時に行うことができるのだ｡ 01:22.020 --> 01:23.970 これがマルチスレッドの考え方だ｡ 01:23.970 --> 01:26.700 そこでインテルや他のメーカーが行ったのは､ 01:26.700 --> 01:28.860 ソフトウェアがプロセッサと通信し､ 01:28.860 --> 01:35.610 1つのプロセッサ内で複数の並列スレッドを同時に実行できるようにする方法を開発することだった｡ 01:35.610 --> 01:37.050 こうすることで､ これらのスレッドがそのプロセッサで実行され､ 01:37.050 --> 01:43.080 CPUが次のアクションを待っているアイドル時間を減らすことができる｡ 01:43.080 --> 01:45.030 こうすることで､ 私たちは本質的に能力を高め､ 01:45.030 --> 01:52.410 より多くのことをプロセッサーに処理させ､ 同じ時間内により多くのことを成し遂げようとすることができる｡ 01:52.410 --> 02:02.790 ソフトウェアがそれを利用し､ 同時に複数のスレッドを使用したいことをシステムに伝えることができるように理解できなければならない｡ 02:02.790 --> 02:06.630 これは､ ハイパースレッディングのようなものを扱う場合の大きな制限だ｡ 02:06.630 --> 02:08.400 さて､ これを乗り越えるもうひとつの方法は､ 02:08.400 --> 02:13.320 対称型マルチプロセッシング（SMP）と呼ばれるものだ｡ 02:13.320 --> 02:17.304 さて､ SMPはワークステーションやサーバーが実際に複数のプロセッサーを搭載していたため､ 02:17.304 --> 02:20.370 伝統的な方法である｡ 02:20.370 --> 02:25.290 そのためには､ 2つのプロセッサー・ソケットか4つのプロセッサー・ソケットを持つマザーボードを用意し､ 02:25.290 --> 02:28.890 そのマザーボードに2つまたは4つのプロセッサーを取り付ける必要がある｡ 02:28.890 --> 02:34.290 その際､ すべてのプロセッサーが同じタイプで同じスピードである必要がある｡ 02:34.290 --> 02:39.690 また､ 基盤となるオペレーティング・システムは､ 複数のプロセッサーの使い方を理解しなければならない｡ 02:39.690 --> 02:42.690 デフォルトでは､ ほとんどのOSはそうなっていなかった｡ 02:42.690 --> 02:45.150 そのため､ ウィンドウズ・サーバー2019のようなサーバーベースのオペレーティング・システムで､ 02:45.150 --> 02:49.350 複数のプロセッサーをサポートできるようにする必要があった｡ 02:49.350 --> 02:55.620 このため､ SMP（対称型マルチプロセッシング）はデスクトップやラップトップではあまり役に立たなかった｡ 02:55.620 --> 02:58.770 そしてその代わりに､ ほとんどのデスクトップやノートパソコンは､ 02:58.770 --> 03:01.110 インテル・プロセッサーのハイパースレッディングや､ 03:01.110 --> 03:06.720 AMDプロセッサーを使用している場合は同時マルチスレッディング（SMT）に頼らざるを得なかった｡ 03:06.720 --> 03:09.480 ハイパースレッディングとSMTは､ 長い間とてもうまく機能したが､ 03:09.480 --> 03:16.920 最終的には､ 処理したいものの量が多く､ それを処理するプロセッサが1つしかないという限界にぶつかった｡ 03:16.920 --> 03:19.020 現在､ ほとんどのオペレーティング・システムは､ 03:19.020 --> 03:23.220 特定のマザーボード上で複数のソケットや複数のプロセッサーを扱う方法を知らなかったため､ 03:23.220 --> 03:27.420 メーカーはマルチコア・パッケージと呼ばれるものを作り始めた｡ 03:27.420 --> 03:28.770 今､ 私がパッケージと言ったのはCPUのことで､ 03:28.770 --> 03:31.500 物理的なチップのことだ｡ 03:31.500 --> 03:33.570 マザーボード上の2つの異なるソケットに､ 03:33.570 --> 03:37.020 2つの物理的なパッケージ､ あるいは2つの物理的なチップを搭載する代わりに､ 03:37.020 --> 03:42.390 これらのメーカーが採用したのは､ 1つのCPUとして動作する1つのパッケージを作ることだった｡ 03:42.390 --> 03:43.740 しかし､ そのパッケージの中には､ 03:43.740 --> 03:47.160 実際には複数のCPU､ あるいは複数のプロセッサーが入っていた｡ 03:47.160 --> 03:49.410 つまり､ マザーボードからは物理的には1つのCPUに見えるが､ 03:49.410 --> 03:57.600 その内部には複数のコア（中央演算処理装置コア）が存在するのだ｡ 03:57.600 --> 03:59.910 これにより､ どのようなオペレーティング・システムでも､ 03:59.910 --> 04:10.890 単一のプロセッサーやプロセッサー・パッケージと対話することができるようになり､ プロセッサー・パッケージ自体が､ CPU内部のマルチコアに命令を分配することができるようになる｡ 04:10.890 --> 04:11.812 こう考えてみよう｡ 04:11.812 --> 04:14.250 ベッドルームが4つある家ですね｡ 04:14.250 --> 04:16.320 もし誰かが玄関にやってきて､ 一晩ベッドが必要だと言ったら､ 04:16.320 --> 04:17.580 一晩のベッドさえあれば､ 04:17.580 --> 04:20.880 この4つのうちどれを使っても構わないのだ｡ 04:20.880 --> 04:22.710 そして､ 玄関を入り､ 1つの部屋に案内し､ 04:22.710 --> 04:25.620 1つの部屋しか見せない｡ 04:25.620 --> 04:28.560 このマルチコア・プロセッサーの本質はそこにある｡ 04:28.560 --> 04:30.570 ドアから新しい人が入ってくると､ 04:30.570 --> 04:32.790 一部屋に案内し､ そこで一晩寝かせたり､ 04:32.790 --> 04:35.700 手続きをさせたりして､ また外に送り出す｡ 04:35.700 --> 04:36.720 この場合､ 04:36.720 --> 04:40.860 マルチコアパッケージである｡ 04:40.860 --> 04:43.200 そして､ その仕事をするために必要な個々のコンパートメント､ 04:43.200 --> 04:46.890 あるいは個々のサブプロセッサーに入れる｡ 04:46.890 --> 04:49.290 それがマルチコアパッケージのアイデアだ｡ 04:49.290 --> 04:55.110 なぜなら､ あなたのシステムにはマルチコアプロセッサが搭載されているからだ｡ 04:55.110 --> 04:57.120 おそらくデュアルコアプロセッサー､ つまり1つのチップの中に2つのCPUを搭載しているか､ 04:57.120 --> 05:03.960 クアッドプロセッサー､ つまり1つのチップの中に4つのプロセッサーを搭載しているのだろう｡ 05:03.960 --> 05:05.730 あるいは､ ヘキサプロセッサー､ 05:05.730 --> 05:08.340 つまり1つのチップの中に6つのコアがある｡ 05:08.340 --> 05:09.840 あるいは､ オクタ・プロセッサー､ 05:09.840 --> 05:12.300 つまり1つのチップに8つのコアが搭載されている｡ 05:12.300 --> 05:16.090 例えば､ 私のデスクトップ・コンピューターには8コアのCPUが搭載されているが､ 05:16.090 --> 05:21.630 物理的には1つのチップだが､ その内部には8つのサブ・プロセッサーがある｡ 05:21.630 --> 05:25.410 そのため､ これは8コア､ あるいはマルチコア・プロセッサーとして知られている｡ 05:25.410 --> 05:29.991 マルチコアとハイパースレッディングに加えて､ 05:29.991 --> 05:37.530 この2つを組み合わせることもできる｡ 05:37.530 --> 05:40.050 その1つのパッケージの中に8つのプロセッサーがあり､ 05:40.050 --> 05:43.710 その8つのプロセッサーはそれぞれハイパースレッディングにも対応している｡ 05:43.710 --> 05:46.860 つまり､ 8つのCPUで16のスレッドがあり､ 05:46.860 --> 05:50.850 そのマシンで大量の処理ができるのだ｡ 05:50.850 --> 05:56.010 さて､ この時点で､ このレッスンで取り上げたい4つのことのうち3つについて話した｡ 05:56.010 --> 06:00.090 ハイパースレッディングと､ SMTとして知られる同時マルチスレッディングについて話してきた｡ 06:00.090 --> 06:02.460 対称型マルチプロセッシング､ つまりソケットに複数のCPUを搭載すること､ 06:02.460 --> 06:14.010 それからマルチコア・プロセッサーのアイデアについて話したが､ これは1つのCPUの中に2つ､ 4つ､ 6つ､ あるいは8つといった複数のプロセッサーを搭載するものだ｡ 06:14.010 --> 06:17.400 さて､ 最後にお話ししなければならないのは仮想化だ｡ 06:17.400 --> 06:20.490 さて､ 仮想化はCPUのもうひとつの特徴のようなものだが､ 06:20.490 --> 06:23.220 今話した3つとはあまり関係がない｡ 06:23.220 --> 06:24.780 今話した3つは､ 1つのチップ､ 06:24.780 --> 06:28.710 あるいは複数のチップからより高い性能を引き出す方法についてです｡ 06:28.710 --> 06:30.300 しかし､ 仮想化というのは､ 06:30.300 --> 06:35.730 実際には存在しないハードウェアをエミュレートできるということだ｡ 06:35.730 --> 06:39.450 これは､ VTとして知られるインテルの仮想化技術か､ 06:39.450 --> 06:44.700 AMD-Vとして知られるAMDの仮想化技術によって実現される｡ 06:44.700 --> 06:47.340 現在､ これら2つのプロセッサは､ 仮想化をサポートするためのプロセッサ拡張機能を提供しており､ 06:47.340 --> 06:52.050 これはハードウェア・アシスト仮想化と呼ばれている｡ 06:52.050 --> 06:55.470 仮想化とは何か？ 06:55.470 --> 07:02.729 仮想化とは､ あるコンピューターが､ それ自身の内部で他の複数のコンピューターを動かしているように見せかける機能だ｡ 07:02.729 --> 07:07.140 つまり､ MacBookのようなラップトップを1台持つということだ｡ 07:07.140 --> 07:11.700 そしてそのMacBookには､ macOSという1つのオペレーティングシステムが入っている｡ 07:11.700 --> 07:13.710 今､ ウィンドウズやリナックスを動かそうと思ったら､ 07:13.710 --> 07:16.920 マシンを再フォーマットして､ そのソフトウェアをインストールしなければならない｡ 07:16.920 --> 07:18.780 それは本当に不便だ｡ 07:18.780 --> 07:21.360 しかし､ 仮想化ではその必要がない｡ 07:21.360 --> 07:22.830 その代わりに､ VMwareやVirtualbox､ 07:22.830 --> 07:30.000 Parallelsのようなプログラムを起動し､ そのソフトウェアの中で仮想コンピューターを作成することができる｡ 07:30.000 --> 07:32.370 プロセッサーを1つにしたいとか､ 2つにしたいとか､ 07:32.370 --> 07:34.950 4つにしたいとか｡ 07:34.950 --> 07:38.010 メモリ容量やストレージ容量も指示できる｡ 07:38.010 --> 07:42.510 そして､ ソフトウェアの中にしか存在しない仮想コンピュータを作成する｡ 07:42.510 --> 07:44.645 今､ ウィンドウズなどの新しいオペレーティング・システムをその中で動かすと､ 07:44.645 --> 07:48.660 これは2コアのプロセッサーだと言えるかもしれない｡ 07:48.660 --> 07:52.770 RAMは4ギガバイト､ ハードディスクは50ギガバイト｡ 07:52.770 --> 07:54.750 すべてはソフトウェアの中にしか存在しない｡ 07:54.750 --> 07:59.670 しかし､ その仮想マシンにウィンドウズをインストールすると､ ウィンドウズはそれを完全なコンピューターだと勘違いする｡ 07:59.670 --> 08:02.340 プロセッサーは2つ､ メモリーは4ギガバイト､ 08:02.340 --> 08:06.270 ハードディスクは50ギガバイトある｡ 08:06.270 --> 08:07.200 だからウィンドウズは､ 08:07.200 --> 08:11.400 物理的なハードウェアをすべて持っていると思っている｡ 08:11.400 --> 08:13.659 コンピュータを仮想化し､ 仮想ハードウェアを与えることで､ 08:13.659 --> 08:20.280 単一の物理ホスト内で複数のオペレーティング・システムを実行できるようになる｡ 08:20.280 --> 08:28.860 VTとAMD-Vに加え､ 最近のプロセッサーには第2レベルの仮想化ハードウェア・サポートがある｡ 08:28.860 --> 08:33.480 インテル・システムでは､ これはEPT（拡張ページテーブル）として知られている｡ 08:33.480 --> 08:39.810 AMDプロセッサーでは､ これをラピッド仮想化インデキシング（RVI）と呼んでいる｡ 08:39.810 --> 08:45.450 これらはいずれも､ ソフトウェア仮想化のセカンド・レベル・アドレス変換（SLAT）機能であり､ 08:45.450 --> 08:48.060 ハードウェア・プロセッサによってサポートされることで､ 08:48.060 --> 08:56.913 より優れた仮想メモリ管理が可能になり､ 仮想マシン内でのメモリ使用時のパフォーマンスが向上します｡ 08:57.870 --> 09:03.480 IntelのVTやAMDのAMD-Vをサポートするプロセッサーなど､ 09:03.480 --> 09:19.260 仮想化機能を持つプロセッサーは､ そうでないプロセッサーよりも仮想化時のパフォーマンスが向上します｡ 09:19.260 --> 09:20.698 そのため､ マシンを構築し､ 09:20.698 --> 09:40.653 その上で他の多くの仮想サーバーを実行するサーバーのような仮想化に使用したい場合は､ 選択するプロセッサがVTまたはAMD-Vのいずれかを搭載していることを確認し､ 直接ハードウェアアクセラレーションによる仮想化をサポートできるようにしたい｡