#76 ノートパソコンはなぜ熱くなって遅くなるのか?

研エンの仲

Ayakaの「ノートパソコンはなぜシューシューと音を立てて熱くなって遅くなるのか」という疑問について、Ryoheiが調べたことを元に話しました。

• 1サイクル … 音楽の「1拍」のような、CPUにとっての時間の基準となる単位。例えば3Ghzで動作しているCPUでは、1秒間に30億サイクル進む。1サイクルは0.33ナノ秒というとても短い時間となり、この間に光や電磁波は約10cmしか進めない。
• 足し算にかかる時間 … 1サイクルと言っているが、1サイクルかからないこともある。例えば IA-32 (Intel 社の命令セットの1つ) では、1サイクルに足し算の命令 (ADD) を2つ実行することができる (参照)
• メモリの読み書きにかかる時間 … 様々な条件に依存するが、いわゆるメモリから1つの整数を読み込んだり書き込むには、同じ整数を足し算するのにかかる時間の100倍以上の時間がかかる。
• 最大ジャンクション温度 … 最大接合部温度ともいう。
• 半導体 … CPUなどのICは、シリコン(ケイ素)という半導体でできている。他にも電力制御やLEDなどたくさんの用途がある。
• シリコン以外の半導体 … パワー半導体という用途では、SiC (シリコンカーバイド)、GaN (窒化ガリウム) などが実用化されている。
• CPUの冷却装置 … 冷却装置の歴史に関するWikipediaの記事。
• サーマルスロットリング
• Macbook Air … Ryohei が使っている2020年モデルのMacbook Airはファンがついていない。
• 相転移冷却 … 「相変化冷却」のほうが一般的な用語 (19:30 ごろ)。
• Ryzen 3100 と 3300X。同じ世代のCPU、同じコア数だが、コア同士の接続方法が異なり、コア同士でデータを受け渡しするのに時間がかかるため、性能が異なる (参考)。
• Shobu … 理化学研究所の液浸冷却システムを備えたスーパーコンピュータ。
• 相変化冷却 … エアコンなどでも使われている気液相変化を使ってコンピュータを冷却する技術。汗をかいて身体を冷やしたり、打ち水で道路が冷えるのと同じ仕組みだが、ここでは冷媒は回収され再利用される仕組みを想定している。
• Project Nautic … Microsoft が実験的に運用している海中データセンター。2年間にわたる連続運用の実績がある。
• Graphics Processing Unit … 定形かつ大量の演算を並列にパイプライン処理することに特化したプロセッサ。
• GPGPU (General Purpose GPU) … GPUをグラフィック以外の用途に使うこと。
• Tensor Processing Unit
• DSA … Domain Specific Architecture。いわゆるヘネパタ本 (Hennessy & Patterson の著作 "Computer Architecture") の6版では、DSAに関する章が新設された。
• プログラマはアーキテクチャの仕様を理解してコードを書くべきか? … Intel は Intel アーキテクチャ向けにプログラムを最適化したい人のために、788ページに渡る長大な最適化リファレンスを公開している。
• FPGA … 「自分で書き換える」と言っているが、一般的にはFPGA自身がFPGAの構成を書き換えるわけではないです。
• Project Catapult … Microsoftが開発している、FPGAがCPUの隣に乗ったサーバ。
• SoC (System on chip) … 1個のチップに、CPUだけなく様々な種類のユニットを集積したしたもの。