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田中ゼミではGPUと呼ばれるグラフィックス専用のハードウェアを使って3DCGを生成しています．

GPUそのものは，最近では特殊なものということはなく，現在市販されているPCには必ず搭載されていると考えてよいでしょう．(もちろんそれぞれ性能の差はありますが)

田中ゼミで使用するGPUは，高速かつ複雑なプログラムを実行できる高性能なものを使用しています．

今回はNVIDIA社製のGeForce GTX 480(1.5GB)と GeForce GTX 460(1GB)という最新型を導入しました．いずれも新しいFermiベースのアーキテクチャを採用しています．

こちらは今回導入したGeForce GTX 480 です．

こちらは，そのGTX480をPC本体に取りつけている様子です．ゴツいヒートパイプがその発熱量を想像させてくれます。

こちらの写真は古いGPU(GeForce GTX 295)から新しいGPU(GeForce GTX 480)に交換したところです．取り外された古いGPUは，まだ現役でも十分使える高性能なものなので他のPCに移植されます．

次にGPUのデバイスドライバをインストールしている様子です．OSはFreeBSD 8.1-stableで，ドライバのバージョンは256.44をインストールしました．

設定が全て完了したので，田中ゼミで開発しているデジタルアーカイブシステムを使って日本刀の3DCG再現をしてみました． 

田中ゼミの開発中のこのシステムでベンチマークテストを行って，どれくらい3DCGの生成速度が速くなったのかを調べました．

今回，グラフィックスボードを新しくしたら，

• 旧GPU(GTX 295, ただし1GPUのみ使用)  : 毎秒50フレーム(50FPS)程度
• 新GPU(GTX 480): 毎秒150フレーム(150FPS)

となり，なんと！ 3倍も速くなりました．

次に田中ゼミで開発しているGPGPUによるレイトレーシングシステムでベンチマークテストを行って，どれくらい3DCGの生成速度が速くなったのかを調べました．

こちらは、より複雑な反射や透過をする物体を3DCG再現できるように昨年度の後半から田中ゼミで新しく開発を始めたソフトウェアです．

高精度に多重反射や透過処理が表現できるCGソフトウェアなのですが，複雑な計算処理を行うため高速かつ大容量のメモリを搭載したGPUを必要としています．

しかし，こちらの場合はグラフィックスボードを新しくしても，

• 旧GPU(GTX 295, ただし1GPUのみ使用)  : 毎秒25フレーム(25FPS)
• 新GPU(GTX 480): 毎秒30フレーム(30FPS)

となって20%程度しか速くなっていません．

田中ゼミで使用している古いGPU(GTX295)は２つ搭載されているうちの１個のGPUしか使っておらず十分な性能を出し切れていないので，本来であれば新しいGPU(GTX480)にすれば，もっと速くなってくれるはずでした．

この原因をいろいろ考察しました．

田中ゼミではGPGPUに関しては，GLSLという言語を使ってソフトウェア開発を行っています．

複雑な反射や透過を繰り返すようなCGを表現するためには一般的なCG生成処理ではなく，より複雑な処理が記述できるGPGPUによる処理が必要です．

しかし，本来GLSLは一般的なCG生成処理を想定しており，GPGPU処理用に使われることを，それほど想定していません．

そのため，田中ゼミで開発しているソフトウェア用に十分にチューニングできていないからだろうと推測できます．

今後，より細かい処理の記述が可能なCUDAを使用していく必要性を感じました．

※上の写真にもCUDAの入門書が写っていますが...

と，いうことでこれから現在開発中のシステムをCUDAに移植していくことになりました．

前途多難です．

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田中ゼミには，多数のコンピュータがあります．

以前はソフトウェア開発のメインの開発環境はFreeBSDというOSを使用して，計測やデモ用等で少しだけWindowsを使うというスタイルだったのですが，最近ではそうもいかなくなってきました．

様々な計測機器が増えてきたり，AR(拡張現実技術)やMR(複合現実技術)に関する研究も行い始めたし，以前よりもWindows環境が充実してきたり，Linuxの導入も少しずつ進んでいます．

そういったことから，一人で複数のコンピュータを同時に使いながら，様々な研究をするというのが田中ゼミのスタイルになってきています．

まぁ，様々なOSの勉強ができるといえば，それはそれで良いのですが．．．

サーバとクライアントの2台のコンピュータを同時に使ってソフトウェア開発をしている様子．

（机の周りが散らかっているとのご指摘を受けそうですが，ここでは話題の本質ではありません．．．と，言い訳です.申し訳ありません．）

ただ，そこで困るのがFreeBSDやらLinuxやらWindowsやらが混在してきて，それぞれのOSで専用のハードウェアを用意していると，PCがいくらあっても足りなくなってしまうことです．

予算面でも問題になりますが，環境(エコ)を考えても必要以上に多くのPCを導入するには問題があります．

そこで田中ゼミでは最近流行りの仮想コンピュータを導入しています．

これは分かりやすく言えば，ソフトウェアでコンピュータの中にコンピュータを入れてしまうという技術です．

そうするとハードウェアとしては１台のPCなのですが，事実上２台のPCとして使用することができるようになります．

こちらがその様子です．

こちらはOSがFreeBSDで動いているPCなのですが，そこにVirtualBoxと呼ばれる仮想化ソフトウェアをインストールして，そこにさらにWindows7をインストールしています．

FreeBSDの画面の中に，Windows7が入っているのが分かるでしょうか？

このように田中ゼミでは，ソフトウェアの開発環境構築についても日々苦労と工夫を繰り返しています．

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田中ゼミでは，大量の画像データを記録するために大容量のハードディスクが必要です．

今回，Western Digital社の新型2TB(667GBプラッタ×3)のHDDを購入しました．

購入したのは WD Caviar Green  WD20EARS です．

でも，この2TBのHDD(WD20EARS)は後述する問題があるので試しに２個だけ購入しました．

このHDDは新規格のAFT(Advanced Format Technology)と呼ばれる方式が採用されており，Windows 7, Windows Vista以外のOSではその性能が発揮されません，というか，

通常のものよりも遅くなります．

我々のゼミではFreeBSDを使用していますので，当然AFTに対応させる必要があります．

それでいろいろネットで調べてみるといくつか情報があって，しのののさんのところの情報によれば，

基本的に大きな問題点は，従来の512バイトセクタが4096バイトセクタになったことのようです．

この場合，アクセス時のアライメントがずれないようにしてやれば性能の低下が無くなるようです．

それでFreeBSDやLinuxを使っている場合には，

(1) パーティションの開始セクタを 8の倍数セクタにする．

(2) newfs等のフォーマットをするときにセクタ長を4096にする．

という２点で解決しそうです．