今から始めるインフラエンジニア〜CPU編①〜UPIとは?その仕組みを簡単に説明

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みなさまこんにちは。じょんのび情報局のhokuです。
今回は今から始めるインフラエンジニア第三弾。
第三弾は、CPU編その①として「UPIとは」についてのご案内です。
今回から文章少なめ、簡略化して分かりやすく!を目指して書いていきます。

まず初めに、この投稿は分かりやすさ優先で書いています。若干事実と異なる部分やぼやかしている部分もあるかもですので、「こうゆうもんなんだ」となんとなく理解して、詳しくなったらもう一度自分で学習してみてください。

今から始めるインフラエンジニア CPU編①〜UPIとは?その仕組みを簡単に説明〜

有識者の方、いきなりUPIかよ、もっと先に説明するのあるだろ、とか言わないで下さい。最後にUPIに関連した、CPU選定時の注意事項をまとめていますので、諦めずにご覧ください!

UPIとは

以下の図を見てください!これで一目瞭然!
下の図のオレンジ色、CPUとCPUを繋いでいるのがUPIです。

ざっくり言うとCPUどうしの通信をするための通信路です。
つまりCPUが1つしか搭載されていないパソコンやサーバではあまり活躍はありません。

少しだけ突っ込むと、UPIは、Ultra Path Interconnectの略称で、IntelのCPUに実装されています。日本語訳すると「極端な道、相互接続」です。
IntelのCPUでも、製品によってUPIが2本あったり3本あったりします。

もう少しだけ図を説明

せっかく描いたので図をもう少し説明します。

Intelが今リリースしているXeonというCPUシリーズは、メモリが直接CPUと通信する仕組みになっています(Xeonになる前までは、CPUをマザーボードに取り付ける際に取り付け部分となるチップセットを経由して接続されていました)。なぜならそっちの方が処理が速いから。パソコンやサーバは速ければ速いほど良いですからね。
なお、1CPUあたりに接続できるメモリの数はCPUの種類によって決まっています。

メモリ以外のDiskやらGPUはと言うと、基本的にはこれまで通り、チップセットを経由して通信を行っています。図の下の方から出ている雲がそれです。

UPIって何に使う?仕組みは?

ここまで読んでくれた方はきっと、「CPUどうしを繋ぐのはわかったけど、それって何に使うの?」と思われてますよね。

はい。私も思っています。
そんな方に簡単に説明します。

まず結論から、「処理の高速化の為に使う」のです。
ではなぜCPU同士を繋ぐと高速になるのでしょう。

巷では良く、CPUが脳で、メモリは机と例えられますが、理解を助けるために、ここではそれを使って説明してみたいと思います。是非想像してみてください。

CPUを受験勉強中のA君。B君に例えてみます(脳だとわかりづらいので人にしています)。メモリは机です。
机はA君、B君それぞれに専用のものが割り当てられています。以下の図をご覧下さい。


A君は問題集を解いている中で、参考書が必要になってきました。
でもその参考書はB君の机にあります。
この場合、A君は廊下を通って、B君の机に参考書を取りに行くことになります。
当然、自分の机にあればすぐに参考書を手に取れますが、B君の机からとってくるとなると、少しだけ時間がかかりますよね。これが図のように隣同士ならまだしも、建物が違ったり、電車に乗ったりしなければならないとなるとさらに時間が必要です。

CPU同士の通信も同様で、必要に応じて、これまではチップセットを通り時間をかけて隣のCPUに紐づくメモリに情報を取りに行っていましたが、これではどうしても(CPUはいくら早く処理ができるようになっても)パフォーマンスはあがらないままでした。

そこで登場したのがUPIです。CPU同士を直接、高速な通信路で結ぶことで、パフォーマンスを上げることができるようになったのです。

A君、B君に例えると、壁をブチ破った感じです。
ブチ破ったコトで、A君は最短経路で高速に情報を撮りにいくことができるようになりました。

QPIとは?

QPIというキーワードを耳にしたことがある方も多いのでは?
これはUPIの先輩です。
UPIが最新のリニア道路なら、QPIは新幹線用線路。(電車の線路に違いはないかもしれないですが)

その通信速度は、QPI:9.6GT/s、UPI:10.4GT/sと若干ではありますが、UPIの方が早くなっています。

CPU選定時の注意点

CPU選定時のUPIに関連する注意点があります。
それは、CPUによって、UPIが2本あるものと、3本あるものが存在すること。

もう少しわかりやすく言うと、UPIが2本のものは、上限3CPUまでしかUPIの恩恵に与れません。4つ目を加えても、接続する為のUPIの線がないですからね。

CPUを4つ搭載する場合は、UPIの数が3本以上のCPUを選定しましょう。その性能を遺憾なく発揮してくれるはずです。

今回は以上となります。

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