GPUとは？

GPUの意味

画像処理に特化した演算装置。単純な計算を大量に並列実行するのが得意で、近年は画像処理だけでなくAI（機械学習）の計算にも広く活用されている。

GPUの具体例

3Dゲームの映像描画をGPUが担当することでCPUの負荷を減らせる。AIの学習処理でも大量の並列計算が必要なため、GPUを使うことで処理時間を大幅に短縮できる。

GPUは試験でどう引っ掛けられる？

「画像専用だから計算はCPU」ではない。単純な計算を大量に並列処理するのが得意でAIの学習にも使われる一方、複雑な条件分岐を含む逐次処理はCPUのほうが速い。速い遅いではなく役割の違いで押さえる。

GPUと関連する用語

• CPU

GPUが出た過去問

• 生成AIの処理などで用いられる、大量に発熱するGPUを搭載したサーバを、空気冷却よりも少ない消費電力で効率良く冷却できる液体冷却の一つに液浸冷却がある。液体冷却…

  正解：a, c

  要点：液浸冷却は絶縁液にサーバごと浸し、単相方式と二相方式がある

  液浸冷却は、サーバを筐体ごと絶縁性の液体に浸して直接冷却する方式である（c）。液体を循環させて熱交換器で冷やす単相方式と、液体の気化熱を利用する二相方式がある（a）。冷媒には電気を通さないフッ素系などの液体を使うので水は用いず、金属板（コールドプレート）を介する方式は直接液冷（冷却板方式）であり液浸ではない。

  出典：令和7年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問57（IPA）

• ディープラーニングの学習にGPUを用いる利点として、適切なものはどれか。

  正解：汎用の行列演算ユニットを用いて、行列演算を高速に実行できる。

  要点：GPUは行列演算の並列処理が速くDLの学習に効く

  GPUは多数の演算コアが同じ命令で大量のデータを並列処理する構造をもち、行列・ベクトル演算を非常に高速に実行できる。ディープラーニングの学習は行列積の反復が計算量の大半を占めるため、この特性が直接効いて学習時間を大幅に短縮できる。

  出典：令和3年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問10（IPA）

• ディープラーニングの学習にGPUを用いる利点として、適切なものはどれか。

  正解：行列演算ユニットを用いて、行列演算を高速に実行できる。

  要点：GPUの利点は行列演算を大規模並列で高速化できること

  GPUは多数の演算コアを同じ命令で一斉に動かすSIMD型の構成で、行列積やベクトル演算を並列に処理する専用ユニットを備えています。ディープラーニングの学習は膨大な行列演算の繰返しなので、この特性が速度向上に直結します。

  出典：令和4年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問8（IPA）

• 画面表示用フレームバッファがユニファイドメモリ方式であるシステムの特徴はどれか。

  正解：主記憶の一部を表示領域として使用する。

  要点：ユニファイドメモリは主記憶の一部をフレームバッファに共用する

  ユニファイドメモリ方式は、専用のビデオメモリを別に持たず、主記憶の一部を画面表示用のフレームバッファとして割り当てて共用する方式である。専用メモリが不要なため低コスト化できる一方、CPUとGPUが同じメモリ帯域を奪い合うため性能面では不利になりやすい。

  出典：令和7年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問9（IPA）