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GPU・TPUの設計思想を考察：AIアクセラレータの本質と次世代アーキテクチャ（RNS）の視点

本動画では、AI アクセラレータを支える代表的アーキテクチャ GPU（汎用並列プロセッサ） と TPU（テンソル演算特化 ASIC） の“設計思想”に焦点を当てて考察し、 その特徴・性能プロファイル・ボトルネックをわかりやすく解説します。 GPU における CUDA コア＋Tensor Core のハイブリッド構造、 TPU の要である シストリックアレイ（Systolic Array） など、 アーキテクチャ設計がどのように性能特性を決定するのかを Volta（V100）や TPU v1 などの実例にもとづいて説明します。 さらに、本動画では 従来のバイナリ演算が抱える 桁上げ伝播（carry propagation） の課題と、 それを原理的に回避する 剰余数系（RNS: Residue Number System） という “次世代アーキテクチャの可能性”にも触れています。 🎯 こんな方におすすめ ・GPU / TPU の違いを体系的に理解したい方 ・AI ハードウェアの設計思想を学びたい方 ・次世代アクセラレータ（RNS）に興味がある方 ・AI モデルの計算基盤の裏側を深く知りたい方 ⚠️ 正確性に関する重要な注意 本動画は NotebookLM による自動生成内容をベースに構成しているため、 読み誤り・不正確な要約・細部の誤解釈が含まれる可能性があります。 より精確な内容を確認したい場合は、以下の 原典資料 を直接参照してください。 📚 主要な参考文献（原典） ◆ TPU 関連 In-Datacenter Performance Analysis of a Tensor Processing Unit https://arxiv.org/abs/1704.04760 Proposal for a High Precision Tensor Processing Unit (Olsen, 2017) https://arxiv.org/abs/1706.03251 ◆ GPU（NVIDIA Volta）関連 NVIDIA Tesla V100 GPU Architecture – Volta Whitepaper https://images.nvidia.com/content/vol... Dissecting the NVIDIA Volta GPU Architecture via Microbenchmarking (2018) https://arxiv.org/abs/1804.06826 ◆ 比較・解説記事（日本語） GPU vs TPU: AIと機械学習で最強なのはどちら？ — Novita https://blogs.novita.ai/ja/gpu-vs-tpu... TPUとGPUの比較解説：AIインフラ技術の進化と展望 — lopopo https://note.com/lopopo/n/n50935dddf3a4 GPUとTPUの違いを徹底解説！どちらを選ぶべき？ — ちがい比較サイト https://chigai.fromation.co.jp/archiv... ◆ 実用比較（Google Cloud） Performance-per-dollar of GPUs and TPUs for AI Inference https://cloud.google.com/blog/product... 🏷️ タグ（日本語 + 英語） #GPU #TPU #AIアクセラレータ #AIチップ #アーキテクチャ #シストリックアレイ #TensorCore #Volta #V100 #RNS #剰余数系 #コンピュータアーキテクチャ #機械学習 #深層学習 #高性能計算 #数値計算 #AIハードウェア #GPU #TPU #AIaccelerator #tensorcore #systolicarray #Volta #V100 #RNS #ResidueNumberSystem #AIhardware #deeplearning #machinelearning #HPC #computerarchitecture #ASIC #acceleratordesign