マルチプロセッサ

計算機の処理能力を高める方法として、複数の処理装置を同時に動かす技術は、今やなくてはならないものとなっています。こうした技術は、複数の処理装置を同時に動かすことから、まとめて複数処理と呼ばれています。複数処理には様々な種類がありますが、今回は非対称型複数処理について説明します。非対称型複数処理とは、それぞれの処理装置に役割を割り当てて動かす方式のことです。それぞれの処理装置に役割を割り当てて動かす方式では、特定の処理装置が全体の制御を担うなど、処理装置ごとに異なる役割を分担します。 この方式は、仕組みが単純なので、設計や実現が比較的容易という利点があります。設計や実現の容易さは、開発期間の短縮や費用の削減に繋がります。また、特定の処理装置に負荷が集中しにくいという特性もあります。これは、システム全体の安定稼働に貢献する重要な要素です。例えば、全体の制御を担う処理装置とは別に、計算処理専用の処理装置を用意することで、制御系の処理に支障をきたすことなく、安定した計算処理を行うことができます。 しかし、処理装置の間で情報のやり取りが必要となるため、通信による遅れが発生する可能性には注意が必要です。処理装置の間で頻繁に情報のやり取りが発生する場合、この遅延がシステム全体の処理速度に影響を与える可能性があります。例えば、ある処理装置が別の処理装置からデータを受け取るまで待機する必要がある場合、その待機時間がシステム全体の処理時間を長くしてしまう可能性があります。そのため、非対称型複数処理を設計する際には、処理装置間の通信量を最小限に抑える工夫や、通信遅延の影響を軽減するための対策を検討する必要があります。具体的には、処理装置ごとに必要な情報をあらかじめ分配しておくなどの対策が考えられます。

複数の処理装置を持つ計算機では、処理装置をどう活用するかが全体の能力を左右します。処理装置の数が増えれば単純に計算能力は上がりますが、処理装置それぞれに同じ仕事をさせる従来の均等型複数処理装置方式では、必ずしも効率的ではありません。そこで、それぞれの処理装置に異なる役割分担をさせることで、全体としての効率を高める工夫が生まれました。これが非対称型複数処理装置方式です。 非対称型複数処理装置方式では、それぞれの処理装置の特徴や得意分野を活かすことができます。例えば、ある処理装置は計算速度が速いので複雑な演算処理に特化させ、別の処理装置は情報のやり取りに優れているので画面表示や外部装置との接続を担当させる、といった具合です。まるで、得意分野の異なる人々が集まって、それぞれの長所を活かして共同作業をするようなものです。均等型複数処理装置方式では、全員が同じ作業をするので、個々の能力が活かしきれません。しかし、非対称型複数処理装置方式では、個々の能力を最大限に引き出すことで、全体としての作業効率を向上させることができます。 非対称型複数処理装置方式の利点は、全体の処理能力を高めるだけでなく、消費電力の削減にも繋がるところにあります。均等型複数処理装置方式では、全ての処理装置が同じ処理を行うため、無駄な電力消費が発生することがあります。しかし、非対称型複数処理装置方式では、必要な処理装置だけが稼働し、不要な処理装置は休止させることで、消費電力を抑えることができます。これは、省エネルギーの観点からも重要な利点です。 近年、携帯端末や組み込み機器など、様々な機器で処理装置の複数搭載が進んでいますが、限られた電力で高い性能を実現するために、非対称型複数処理装置方式はますます重要な技術となっています。処理装置の役割分担を工夫することで、それぞれの機器に最適な性能と電力効率を実現することが期待されています。