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GPUとは?CPU・メモリ・VRAMの違いを図で解説|生成AIにGPUが要る理由

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GPUとは? CPU・メモリ・VRAMの違いを解説する記事のアイキャッチ

「AIイラストを始めたいけど、GPUって何?CPUやメモリとは何が違うの?」

この記事は、パソコンの部品に詳しくない人が、GPUの役割を知って、自分に関係があるかを判断するための記事です。商品は紹介しません。読み終わると、PC選びの記事が分かるようになります。

先に結論です。

  • GPUは、画像やAIの計算が得意な部品です。グラフィックボード(グラボ)とも呼ばれます
  • VRAMは、GPU専用の作業台です。AIのデータ(モデル)をここに載せて計算します
  • ChatGPTなどをブラウザで使うだけなら、手元のGPUは関係ありません。計算はサービス側のサーバーで行われます
  • 自分のパソコンで画像生成や動画生成をするなら、GPUとVRAMがいちばん大事です
目次

パソコンの中の5つの役割

まず、登場する部品を5つだけ覚えます。難しい仕組みは覚えなくて大丈夫です。

パソコンの中の5つの役割。CPUは司令塔、メモリはパソコン全体の作業台、GPUは画像やAIの計算係、VRAMはGPU専用の作業台、SSDとHDDはデータの倉庫

名前が似ていて混ざりやすいのが「メモリ」と「VRAM」です。どちらも作業台ですが、メモリはパソコン全体で使う台、VRAMはGPUだけが使う台です。同じ「32GB」「12GB」という数字でも、見ている部品が違います。

なぜ生成AIにGPUが要るのか

CPUは、いろいろな種類の仕事を順番にこなすのが得意です。GPUは、同じ形の計算を一斉にこなすのが得意です。

CPUは大きな仕事を少しずつ順番に、GPUは小さな計算を一斉に進める図

生成AIの中身は同じ形の計算を大量にくり返す処理です。だからGPUと相性がいいんです。

実際に、わたしのパソコンで文章のAI(ローカルLLM)を動かしたとき、GPUを切ってCPUだけにすると、速さは約10分の1になりました。測り方はGPUなし(CPUだけ)でローカルLLMは動く?にまとめています。

VRAMが足りないと何が起きる?

自分のパソコンで絵を作るときの流れは、次のようになります。

SSDからモデルを取り出し、VRAMに広げ、GPUが計算する流れ。VRAMに入りきらないとメモリへ逃がして遅くなるか止まる

作業台が小さいと、材料を全部広げられません。入りきらない分をメモリへ逃がすので遅くなり、それでも足りないと止まります。

わたしのRTX 4070(VRAM 12GB)では、Z-Image Turboの大きいファイルが1枚約15.6秒、軽いファイルは約5.2秒でした。大きいほうは入りきらない分をメモリへ逃がしていて、約3倍の時間がかかりました。

8GB・12GB・16GB・24GBで何が違う?

VRAMが多いほど、大きなモデルをそのまま載せられます。ただ、わたしが実際に試したのは12GBと24GBだけです。

VRAMの目安。8GBは未検証、12GBは6モデルすべて完走、16GBは未検証で約13GBのモデルも載る量、24GB以上は大きな文章AIでメモリも併用

どれだけ要るかはやりたいことで決まります。画像・動画・ローカルLLMごとの目安は、AIに必要なVRAMは何GB?で詳しく説明しています。

自分のパソコンのGPUを確かめる

Windowsなら、1分で確かめられます。

  1. Ctrl+Shift+Escでタスクマネージャーを開く
  2. 「パフォーマンス」を開いて、左の一覧から「GPU」を選ぶ
  3. 右上のGPUの名前と、「専用 GPU メモリ」の数字を見る

「専用 GPU メモリ」がVRAMです。「共有 GPU メモリ」はメモリの一部を借りているだけなので、VRAMとは別です。

GPUの名前に「Intel UHD」「Intel Iris」などと出て、「専用 GPU メモリ」がないか、とても小さいなら、CPUに組み込まれたGPU(内蔵GPU)です。その場合、ローカルの画像生成はかなり厳しいと考えてください。わたしが昔使っていた古いグラボでは、画像生成ソフトの起動すらできませんでした。

GPUがなくても生成AIは始められる

GPUがないと生成AIができない、というわけではありません。

いきなりGPUを買うより、まずブラウザで試して、物足りなくなってからで十分です。

よくある質問

Q. GPUとグラボは同じものですか?

A. 厳密には、GPUは計算をするチップで、グラボはGPUとVRAMが載った板のことです。買い物の場面ではほぼ同じ意味で使われます。

Q. メモリを増やせばVRAMの代わりになりますか?

A. 代わりにはなりません。入りきらない分を逃がす先にはなりますが、遅くなります。メモリの目安はAIに使うならメモリは32GB?64GB?にまとめています。

Q. ノートパソコンのGPUも同じですか?

A. 同じ名前でもVRAMが少ないことがあります。RTX 4070はデスクトップ用が12GB、ノート用が8GBです。違いはノートPCとデスクトップどっち?で比べています。

型番まで比べたい人はRTX 5060・5070・5080・5090の違い、メーカーで迷う人はNVIDIAとAMDどっち?も読んでみてください。

このあと読む順番

GPUの役割が分かったら、次は「自分には何GB必要か」を決めます。

読む順番。GPUとは、VRAMは何GB、PC全体を決める、買うか試す、ComfyUIを入れる

GPUは生成AIの「計算係」です。VRAMはその作業台で、広いほど大きなAIを動かせます。ここまで分かれば、PC選びの記事で迷いにくくなります。

次に読む記事

この記事でできるようになったことGPU・VRAM・メモリの役割の違いが分かり、自分のPCのGPUを確かめられる

やってみるタスクマネージャーの「パフォーマンス」→「GPU」で、GPUの名前と「専用 GPU メモリ」を見る

次に「自分には、VRAMは何GB必要?」と思ったら

やりたいことからVRAMの量を決める画像・動画・文章AIの段階別の目安

ほかの疑問なら

PCやGPUの全体の流れは、生成AI用PCの選び方から見られます。

参考

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