ＵＳＢサブＣＰＵは将来可能か

ハード・ソフトのことは全くわからない素人ですが、ハード技術者の方に質問します。

廉価版の安いCPUとメモリ１ＧＢ程度を積んだだけのＵＳＢケーブルで繋ぐ「サブＣＰＵユニット」というのを思いつきました。

WindowsパソコンにサブCPUユニット複数個をＵＳＢで繋いでCoreI7の各コアの様な役割を分担させてスーパーコンピューターの真似をして、安いパソコンと数個のサブCPUユニットの構成でCoreI7の数倍の機能を持たせられ、サブCPUユニットを数十個と買い足して増やせば個人でも高速にチューンアップしていけると思いました。無理に高性能なパソコンを購入し直すよりも買い足すことで安価に機能強化できる良い方法だと思うのですが、こんなことは本当に可能でしょうか？ＩＴ技術者の方のご意見をお聞かせ下さい。

No.9 回答者： geshon 回答日時： 2011/09/10 14:32

どうも私のNo.７の回答に日本語に不自由な方と推測されるフォローが付いてしまったので、

No.８の回答に対してフォローします。

　>なんかすごく誤解しそうな発言があったので、
　>
　>＞USBの High Speed(480Mbps)以下であることが多いと思いますが、スパコン並みの処理能力を実現しています
　>
　>だったら、すでに実現していますよね。なぜ、そうなっていなのでしょうか。日本の最新スパコン　京　は、それらでくまれているのでしょか？
　>

No.7の回答から文章の前後を理解しないまま引用されています。
以下にNo.7の文章を引用します。
　>従って、USB程度の転送速度が分散処理の足かせにはなるとしても、否定する材料では
　>ありません。
　>
　>転送速度が遅いことは、使える用途が限定されるが否定されるような要素ではありません。
　>
　>SETI@Home というインターネット上で分散処理をおこなうボランティアベースの
　>プロジェクトがありますが、これは上記２点の問題点をクリアしてなおかつ
　>成功した例です。インターネットベースですので、個々のPCの通信速はUSBの
　>High Speed(480Mbps)以下であることが多いと思いますが、スパコン並みの処理能力を実現しています。

「転送速度が遅いことは、使える用途が限定されるが否定されるような要素ではありません。」
の結論に続く具体例を書いた「転送速度が遅い」例である「SETI@HOME」のプロジェクトの
説明を書いた中の一文「USBの High Speed(480Mbps)以下であることが多いと思いますが、
スパコン並みの処理能力を実現しています」でしかありません。

まさに「使える用途が限定される」例の中の説明でしかなく、「特定の計算において」の
具体例を説明している一文でしかありません。


普通に、高校入試程度の国語のテストが解けるレベルならば、「USBの High Speed(480Mbps)以下
であることが多いと思いますが、スパコン並みの処理能力を実現しています」は転送速度が
遅い例を示していることが普通に理解できます。

従って、No.8の「なんかすごく誤解しそうな発言があったので」は No.7の発言に対する
中傷です（誹謗ではありません）。

それに続く
「だったら、すでに実現していますよね。なぜ、そうなっていなのでしょうか。
日本の最新スパコン　京　は、それらでくまれているのでしょか？」
『「特定の計算において」と限定しないと、いけないことです。』

は、No.7の 転送速度が遅い例の中の記載した事実を無かったことにしています。

No.7の回答に対しての中傷はやめてください。


次は、現実をご存じないのでフォローします。
　>とくにインターネット上では、無法地帯になっているようですね。

インターネットでの喧嘩の原因で多いのが、相手の発言に対して自分に都合の良い部分だけを
切り出して相手の論理をねじ曲げる行為です。
まさに上のような引用と論理展開です。

自分で、「無法地帯」の原因を作っていること認識してください。


　> テレビ放送上では、その都度、MCやコメンテーターが切り返しているのですが、
　> ネット上だと、どうもうまくいっているケースはごくまれのようです。

テレビの画面が打ち合わせもなく、人の生の意見であると信じているようですね。

評論家が言うこと、切り返し、全て事前に打ち合わせています。
うまくいっているのではなく、うまくいっている台本や打ち合わせを再現しているだけです。

ちなみに、私は若い頃に評論家の立場で出演していたある方について周っていたので、
こういったTVの裏側をよく見ていました。

打ち合わせなしでやると、恐らく「朝まで生テレビ」のような状態になるでしょう(笑)。
自分の考えに反論されてそれをその場で反論しない評論家は評論家ではありません。


No.8の中の
　>スパコンなどのCPUは（その時点では最も高速）、実はパソコンなどのCPUよりも、
　>遅い時があります。それは計算速度ではなく、転送レートや、情報量のお話です。
　（略）
　>上げられる理由は、CPUの追加による並列処理ですね。及び並列処理の最適化ですね。

上記の中にある「テーブル」といった意味不明な造語や、訳のわからない例えからの
「実際には物理的には２つのテーブルで、その境目が無いと思ってください。」などの
結論の帰着はスーパーコンピュータに対して何の理解も示していないことを露呈しています。

上記引用は、ある部分部分は正しいことも書いてありますが、文章として、段落として
内容を確認すると、全てがスーパーコンピュータの技術に対して間違っています。

「地球シミュレータ」「TSUBAME」「京」をWikipediaで調べたり、富士通の京の紹介
ページを見るだけでも、上記引用の論理がめちゃくちゃであることが分かります。
（ただし、情報工学でスーパーコンピュータの基礎を学んでいないといけないかもしれません）

これだけの失態があるので、技術的根拠や論理の帰着点が無意味であることは
明白です。これ以上指摘するのが馬鹿らしいので省略します。

ちなみに、他のNo.4,5,6 のすべても、文章の部分部分の一部は正しいですが、
論理展開や結論が支離滅裂です。文中にあるURLも意味不明。自分の用語を補足したいのならば
日々内容が入れ替わる検索サイトではなく、まさにその説明がされれているページの
URLを示さないといけません。


以下蛇足
こんな誹謗（中傷ではありません）は私はしたくないのですが、インターネットによくみられる
発言をねじ曲げて、私の論理展開が無かった・間違っているかのようにしてしまう行為を見ると、
さすがに黙っていられません。

気になったので、No.4に書いてあった「デジタルオールスターズ」を検索して
「デジタルライフオールスターズ」というサイトを発見しました。
確かに誹謗ですね。しかし私の回答に対しての回答内容やその他も見ると、決して中傷ではないですね。

「誹謗」と「中傷」の違い
「中傷」根拠のないことを言いふらして、他人の名誉を傷つけること。
「誹謗」他人を悪く言うこと。そしること。（根拠がある場合を含む）

No.8 回答者： 0909union 回答日時： 2011/09/09 10:49

なんかすごく誤解しそうな発言があったので、

＞USBの High Speed(480Mbps)以下であることが多いと思いますが、スパコン並みの処理能力を実現しています


だったら、すでに実現していますよね。なぜ、そうなっていなのでしょうか。日本の最新スパコン　京　は、それらでくまれているのでしょか？

なっていないですよね。

ここでいっている「スパコン並みの処理能力を実現」とは、量的なものでしょう。しかも、

「特定の計算において」

と限定しないと、いけないことです。最近、原子力関係の専門家が、テレビに出てコメントしていますが、上記のような、言い回しが下手で、

よく、テレビで誤解を与えているようです。

とくにインターネット上では、無法地帯になっているようですね。

テレビ放送上では、その都度、MCやコメンテーターが切り返しているのですが、ネット上だと、どうもうまくいっているケースはごくまれのようです。

スパコンなどのCPUは（その時点では最も高速）、実はパソコンなどのCPUよりも、遅い時があります。それは計算速度ではなく、転送レートや、情報量のお話です。

にも、かかわらず、パソコンのCPUよりも何十倍、何百倍も、単位時間当たりの計算量が沢山なのか？

これは、CPUとCPUをつなぐ時、一つのノードとして、同じテーブル上にある状態（外と中の違いが無い）で、無限につながるからです。１テーブル＋１テーブル＝２つのテーブルではなく、

１テーブル＋１テーブル＝１つのテーブル

となるからです。これはあくまでもイメージですので、実際には物理的には２つのテーブルで、その境目が無いと思ってください。

なぜできるかは、前回も書きました。最初から１００、２００個を一つのコアとして、設計しているから、過去からのしがらみがなく、理想的にCPUもゼロから設計できるからです。

１個１個のCPUの販売を考えていないので、それぞれが独立して動作して完結していることを必要としないからです。

そういって意味で、現在のパソコンのCPUの内部ほどに転送レートや量を増やさなくても（もっと遅くても）、実は、

計算能力（処理能力）はあげられる

のです。そういった意味なら、上記の発言も正解でしょう。

上げられる理由は、CPUの追加による並列処理ですね。及び並列処理の最適化ですね。

しかし、これは古いゲームのパフォーマンスが最新のマシンでも、昔のマシンでも同じであることが証明しているように（グラボなどで多少は当然良くなっている）、CPUの並列処理による効果は、限定的なものです。

つまり、マルチスレッド対応、最新のレジスタ、最新のグラボなどに対応すると言う、

環境に最適化されたアプリケーションでないと、効果がない。

この話を、一般の方のパソコン使用目的に合わせると、

上記の話をした方の言うとおり、外部からのCPU追加による効果は（私も言った）、

クラウドのような、機能分散処理であって、計算の分散処理には向いていかないのでしょう。

だからと言って、まったく可能性がないわけではない。

と言うのも、IntelにはHT（ハイパースレッド）と言う技術があり、その理論は、空いているレジスターなど有効に使い、１コアの中であたかも２つのコアがあるかのように、処理を分散させる（結果OS上では２CPUとして認識）

理論を拡大、拡張すれば、将来的に（５０年先とか）、家庭内クラウドが実現した後に、

冷蔵庫、電子レンジ、エアコン、自動車、テレビ、パソコン、携帯端末をつないでいる状態で、それぞれの機器のCPUで、空いている部分を見つけ、それぞれに計算を分散処理するような事も、考えられる。

この様な事を実現するには、やはりUSBの規格では役不足ですね。

サンダーボルトや、ブルートゥース、WiFiなどのような規格や仕組みが進化して初めてできるのでしょう。

そういった意味で、

＞ＵＳＢサブＣＰＵ

などと言う機器は、今の携帯端末（iPhone, iPad, iPod、などの携帯電話類）に取って代わってゆき、単独でのCPU追加は、

パソコン自作マニアなどの人種のごく限られた、奇抜的なバージョンアップになるのでしょう。

No.7 回答者： geshon 回答日時： 2011/09/08 10:16

PCより少し安そうな性能の劣るCPUの新しい製品を付け足すよりも、

２コアから４・８コアのCPUに変更したり、メモリを増やした方が、コスト的にも
性能アップを望めるのではないでしょうか？
でもそのような発想はあまりないですよね。


まず、質問者の意図するところは分散処理という分類になります。
分散処理は 古くは Tanenbaum の Amoeba、少し前ならば グリッドコンピューティング、
トレンドならばクラウドといった名前で実現化されています。

質問の意図する所が現実性があるかどうかということは以下のような問題が
明確でなければいけません
・やりたいことは分散処理に適応しているのか？適応可能なのか？
・分散して処理を行う（別のCPUで処理を行う）ことで１個のCPUよりも
　早く処理が終わるか？
・その際に、処理を行うデータやプログラムを転送する際の時間も考慮する。

他の回答者が指摘している転送速度の問題は、処理する・したデータやプログラムの
総量が小さければ特に問題はありません。電力にいたっては、別に電源を確保すれば
良いだけです。
従って、USB程度の転送速度が分散処理の足かせにはなるとしても、否定する材料では
ありません。

転送速度が遅いことは、使える用途が限定されるが否定されるような要素ではありません。

SETI@Home というインターネット上で分散処理をおこなうボランティアベースの
プロジェクトがありますが、これは上記２点の問題点をクリアしてなおかつ
成功した例です。インターネットベースですので、個々のPCの通信速はUSBの
High Speed(480Mbps)以下であることが多いと思いますが、スパコン並みの処理能力を実現しています。

では、これから先パソコンを使っていく上でで分散処理が一般的になるかというと、私は否定的です。

かつてIntelは CPUコア１個あたりの性能が頭打ちになり始めた頃 メニーコア(Many-core)という
構造をCPUに取り込もうとしました。しかし頓挫しています。
メニーコアは分散処理という概念よりも並行処理という概念ですが、頓挫しています。

処理可能なCPUは何十個も乗っけた上でメモリは共有しているので、データの転送は不要にも
かかわらずです。
Thunderboltなんてめじゃないですね、転送速度は無限大になるのですから（笑）

原因はいくつもあると思いますが、一番大きいのは、パーソナルコンピュータで使うプログラム
が効果的に並行処理や分散処理に対応することは、非常に難しいか現時点では不可能ということです。

だから一般的なパソコンに使用されるCPUはせいぜい４コア（スレッドではありません）までで、
それ以上は、目に見えた性能向上は見えにくいため、パソコンとしての製品はほとんど
ありません。（サーバ用途ならば別ですが）

つまり、質問者が考えているような製品ができて今のPCに接続したとしても、動画のエンコード
しているときにPCが重くなることはなくなったとしても、PCがキビキビ動いて高性能を
実感するということはないということです。


私が冒頭であげた問題の１番目がクリアできないのです。




ちなみにUSBのインターフェイスとして、分散処理や並行処理に向かないのは、通信速度の問題が
第一ではないと考えます。USBはデバイス(キーボードやプリンタ、ハードディスクなど)を接続
するのに特化したものであり、PCと同等なものを接続することは考慮されていません。

また、通信はホスト(PC)からまず行われ、一度に通信できるのはひとつのデバイスとPC間だけです。

会社で例えるならば、同僚と相談することも出来ず、仕事が終わっても上司に報告ができず、
上司からの一方的な連絡だけにしか答えられないようなものです。
こんな会社では、社員が全て別個の仕事でもない限り効率は上がりません。
逆に言うと、USBというインターフェイスはデバイスの全てが別個であることが前提です。

Thunderboltがハードとしてどれほど転送速度に優れたとしても、USBのような構造を持つのであれば、
優秀なデバイスは出現したとしても、分散処理や並行処理としてのインターフェイスに採用される
ことは汎用的には無いでしょう。

No.6 回答者： 0909union 回答日時： 2011/09/06 13:10

再びNo4です。

おもいつたいのですが、質問者は

Thunderbolt　と　USB　を混合しているのではないのですか？

つまり、勘違いしているのでは？

コネクターの形はUSBをベースにしていますが、全然別物で、互換性はありません。

似ているけど、物理的にも刺せません（一部の簡易USBのオスの形していれば刺せるかも）。

No.5 回答者： 0909union 回答日時： 2011/09/06 12:41

No4ですが、

一応　１０Gbps　として検索した結果のリンクを掲載したのでわかるかなあ？　と思い再度、その部分の趣旨説明を。

検索結果にあるように、

http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/2011022 …

http://internet.watch.impress.co.jp/docs/news/20 …

のように次世代の接続方法（インターフェース）も存在しています。

もし、お題のような事を実現するとなると、

グリッドコンピューティングにおいて、Thunderbolt＋ストライピング技術での接続の可能性は、かなり高いです。

つまり、

PS３　、　PSP、　テレビ、　BDプレイヤー、　パソコンを、それらでつなぎ、分散処理させる方法です。

今風に言えば、それをつないで、家庭内クラウドをすることになります。

モニターはテレビを使い、例えば映像編集のアイコンをテレビ上でクリックすると、パソコンが呼び出され、そこの上に搭載されている編集ソフトが起動され、PS3や、PSP、BDプレイヤー（BDメディア、又はHDDに保存）、ネットワークストレージに保存される。

これには、メーカーの垣根を越え、パソコン上で起こっている標準かが鍵です。


まず日本の企業では無理です。私を含め、馬鹿しかいないから。

１億年しても無理です。

多分、アメリカとか韓国とか中国が、イニシアチブとるのでしょう。

特に　Sony　なんて、その筆頭でしょう。てことは、ありえないのでしょう。

きっと、

Intel AMD アップル、その関連企業がじつげんするのでしょう。


お題の可能性は、こんなところです。いかかでしたか？

No.4 回答者： 0909union 回答日時： 2011/09/06 12:05

このような投稿は、大歓迎です。

当たり前の事を聞き、少しでも間違うと、くそ、みそのようになじり、デジタルオールスターズなんて外部、いやがらせサイトを作って投稿する、頭のおかしい集団（このサイト（OKWave）の社員か、元スタッフ）が投稿する、質問より、数百倍も役に立つ。

あそこの内容を見ると、ほとんど内容が無い指摘ばかり、指摘している人間がものすごく低俗な方ばかりです。たぶん、小学生ぐらいの知能で、２０歳前後の、不登校児童や、オタク、ニートのたぐが、ネットカフェあたりから投稿しているのがほとんどだろう。


話を戻して、

＞ＵＳＢサブＣＰＵは将来可能か

スパコンや、マルチCPUを搭載しているメインフレームやワークステーションは同じ発想です。

じゃあ、なぜUSBではないのか？　と言う事を考えて欲しいのです。No1さんが最初に指摘しているように、そこに尽きます。

スパコンなどの一例で、３６個のCPUを一つの板に載せて、それをマザーボードに指します。その３６個の板を、どんどん増やしてゆくわけです。

問題は、その３６個を載せていいる台上で、どうやってCPU同士をつないでいるかですね。

また、マザーでも同じです。どうやってその板同士つなげているのか？

スパコンだと、CPU内部でも外部でも同じ状態でつないでいると言う事です。

これができるのは、スパコンだと過去の資産など考えず（互換性）、また大量生産を考える必要がないため、０から全て設計しなおせるし、１個にかかるコストも考える必要がないため（金に糸目をつけない）、車のレースであるF１マシンのエンジンや、ロケットのエンジンと同じように、

理想的な作りをすることができるからです。

パソコンのCPUは、まず前提条件として、過去のOS、アプリ、データーが、読み書き、動作する必要があるわけです。

それで、CPU中と、それを外とつなぐ技術ですが、今のPCアーキテクチャーから言えば、

計算に待ち時間、

と言うものが大量に発生します。なので、クロック周波数（同期を取る仕組みの一部）が上がると、計算速度が上がり、処理能力が上がるのです。

同期と言う言葉がでてきましたが、例えば今の１のチップの中に複数のコアがある状態だと、これらのコア同士で、この同期を取るのに、大量のキャッシュと言うメモリーや処理を使う事になり、速度が簡単に理論どおり上がらないのも、そこが大きな要因となっています。

なぜ、待ち時間が発生するかと言えば、まず計算方法でRISCと言う、

http://search.yahoo.co.jp/search?b=1&n=10&ei=UTF …

のが主流ですが、Intelなどは現在は、RISC、SISC、両方の命令を同時に、そのまま実行していますが、それだと、それぞれのどこかで、統合したり、他の計算をまって次が実行される場合、当然待ちが発生しますね。

そうすると大量のキャッシュメモリーが必要となります。大量であれば、あるほど処理能力が向上するわけです。問題は、そのメモリーは高額で、チップのコストを上げることになります。

現在の廉価版のCPUは、このキャッシュメモリーが多いか、少ないかだけで他の機能は全く同じだが、ブランド名が違うなんてものもある（Celeron, PentuimDなど）。


で、そのキャッシュメモリーとCPU内部の計算する部分とをつなぐ所の速度及びデーター転送量は、内部とは違ってきています。また、CPU（LSI）と、マザーボードに搭載されているチップセット（LSI）をつなぐ転送速度も違ってきます。

なぜ違うかは、前述に話したとおり。

http://search.yahoo.co.jp/search?p=CPU%E3%80%80% …

そうなってくると、USBと言う規格だと、上記よりもさらに転送速度が遅くなるので、CPUの計算速度が上がっても、USB転送の所で、遅くなってしまうので、２、３とつなげても、実はあまり効果でてこないのです。

もしUSBでつなげるシステムがあったとしたら、そのUSBの部分をそのシステムのボトルネックになる部分となってしまうわけです。


では、
http://search.yahoo.co.jp/search?p=%E3%82%B0%E3% …

とは何が違うのか？

多分投稿者は、このようなことが、どこかの頭にあったのでは？

このような目的なら、USBで結んでもインターネット（イーサーネット）で結んでも同じことになるでしょう。

しかし、これを利用して効果がある計算となると、スパコンで計算しても１ヶ月とか数ヶ月かかるような計算であって、みなさん一般人がパソコンを利用する、目的ではとうてい効果がありません。

スパコンを利用するには、当然金もかかるし（１日１０万円とか２０万円の単位ではないですよ）、ましてや保有するなんて言えば、最低でも１億円以上はかかります。

このような場合、特殊なソフトを使って、みなさんのパソコンに設置したソフトから計算結果だけを送ってもらい、その計算を統合する。これやると以外に統合に時間がかかり、実は５千万円前後のワークステーション（ミニ　スパコン）で計算しても、時間的には単独で計算するほうがいいのです。問題はコストですね。

このように分散させて計算して結果を集計する事を待てるような事案であれば、

現在でもUSBでつなぐCPUは効果があり、すぐできると思いますが・・・・・

はたして、上記のミニ　スパコンと、グリッドコンピューターと、あなたが提案したUSBでつなぐCPUと比べて、優位なものになるのでしょうか？


現在は、イーサーネットは１０Gbpsを実現しています。これをレイドのような複数のラインを同時に使用することによって、500mb/s, 1GB/sなんて言う転送レートを実現可能です。
http://search.yahoo.co.jp/search?p=10Gbps&aq=-1& …

現在のUSBの規格よりよっぽど実現性が高いと思いませんか？　

ちなみにUSB3.0だと、

http://ja.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus

です。

No.3 回答者： nijjin 回答日時： 2011/09/06 11:31

ファミコンを1000台使ってもPS3にはならないのと似てます。

技術的には無理ではありませんがプログラムが複雑になる、昔のP3やP4などのCPUでは数を積まないと処理の足しにならない。
そうなると電機をバカみたいに食うだけです。

PCは購入しなおすのではなく組みなおす。
アーキテクチャーやインターフェイスが大きく変わるときに新しく組む。
これが一番安価にパワーアップしていく方法ではないかと思います。

No.2 回答者： siremono2496 回答日時： 2011/09/06 08:13

発想的には悪くないと思いますが、現段階での現実味はあまりないかも。

まず消費電力の問題。USB3.0になって4.5Wまで使えるようになったものの、2.0までだと2.5Wしか使えません。この範囲で動くCPUとメモリの速度って…ほとんどクソレベルでは？将来的にもっと低消費電力のものができればよりパワーを持たせることは可能でしょうが、その頃にはPC側のパワーもやはりずっと上がっているわけであり…

さらに追加できるパワーとコストの兼ね合いも気になります。現時点でもすでに、Atom N270とCore i3-370MではCPUベンチで10倍以上の差があるため、ここから最上位のi7（約20倍）に勝つためには10個は付ける必要がありますが、市場価格でこのi3とi7の差は￥15000ほど。と言うことは、このUSBユニットが1個￥1500でなければ価格帯性能比で劣ってしまいます。実際にはUSBに付けた時点でバス速度がネックとなり、10個でもまだ勝ち目はないでしょうし。

こんなものを何10個も付けたら、とっても見た目が悪い＆消費電力の割にたいした性能が出ないことがすでに明白なため、初めからもっと高性能なCPUを選んだ方が安くて速くてエコ、という悲しい結果になります。

No.1 回答者： bakaok 回答日時： 2011/09/06 07:51

USBの転送速度を考えると無理。