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正直に言うと、仮想マシン上でGPUを確実に動かしたいというのであれば、仮想化をサポートしたサーバーとGPUとESXiをセットで購入した方が早いです。100万円はくだらないので個人で買うレベルではないと思いますが…。
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ESXiとXenDsektop以外でもPCI Passthrouh(上記のVMDirectPath I/Oに相当する機能)ができる物があるようです。参考:[State of GPU Virtualization for CUDA Applications 2014 | Acceleware Ltd.](http://acceleware.com/blog/state-gpu-virtualization-cuda-applications-2014)
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* Oracle VirtualBox
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ただし、2014年の段階ではホストはLinuxのみでExtension Pack(個人・教育向けは無償だが、商用利用は有償)が必要のようです。ホストがWindows 10の場合はうまくいかなかったという報告ばかりで、できたというのは見つけられませんでした。
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* Hyper-V
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2014年の段階ではできていませんでしたが、最新のWindows Server 2016であれば可能です。しかし、[Windows 10については機能が無効にされていてできない](https://social.technet.microsoft.com/Forums/windows/en-US/b9e21b8f-8774-49c2-b499-b2b8ff2a41a2/hyperv-windows-10-pci-passthrough?forum=win10itprovirt)ようです。
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Hyper-Vについては[RemoteFX vGPU](https://docs.microsoft.com/en-us/windows-server/remote/remote-desktop-services/rds-remotefx-vgpu)というGPUを共有して使う機能もあり、こちらはホストがWindows 10もサポートしているようです。ただし、ゲストはWindowsクライアントの**Enterprise**版(企業向けなので個人への販売はありません)またはWindows Serverになります。Linux等は不明ですが、厳しいと思われます。
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なお、仮想化とは異なりますが、WSLでのUbuntu上で認識できるかどうかですが、[こちらもできない](https://github.com/Microsoft/WSL/issues/1788)という報告があります。
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ホストがどうしてもWindowsであってほしいというのであれば、Windows Server 2016に乗り換えるのが一番現実的かも知れません。
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当たり前ですが、仮想マシンでGPUを使う場合は、ホスト側からそのGPUは切り離されます。CPU・チップセット内蔵、PCIe接続、外付け(Thunderbolt3経由)等をあわせて二つ以上のGPUが存在しなければそもそも不可能になります。
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注意事項をちょっと充実？
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ということで、どうしてもしたいのであれば、VMware ESXiをインストールしてください。いくつか制限はありますが、無償で使用できます(記事でも無償版を使用しています。なお、無償版の製品名としては[VMware vSphere Hypervisor](https://www.vmware.com/jp/products/vsphere-hypervisor.html)です。ESXiはOSの名前で製品名ではありません)。ただし、次のことに注意してください。
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ということで、どうしてもしたいのであれば、**VMware ESXiをインストールしてください**。いくつか制限はありますが、無償で使用できます(記事でも無償版を使用しています。なお、無償版の製品名としては[VMware vSphere Hypervisor](https://www.vmware.com/jp/products/vsphere-hypervisor.html)です。ESXiはOSの名前で製品名ではありません)。ただし、次のことに注意してください。
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* OSを入れ直すことになりますので、今動いているWindows 10は無くなります。WindowsとESXiのデュアルブート構成もできません(少なくとも私はやり方を知りませんし、できるという情報も見たことがありません。そもそもESXiインストール時に「ディスクの中身が全て消えますが良いですか？」の意味の英語のメッセージが出ます)。
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* OSを入れ直すことになりますので、**今動いているWindows 10は無くなります**。WindowsとESXiのデュアルブート構成もできません(少なくとも私はやり方を知りませんし、できるという情報も見たことがありません。そもそもESXiインストール時に「ディスクの中身が全て消えますが良いですか？」の意味の英語のメッセージが出ます)。(Windows 10のライセンスはなくなるわけではありません。しかし、仮想マシンにWindows 10をいれられるかどうかですが、それはよくわかりません。Windowsのライセンスは購入方法によってかなり複雑であるため、Microsoftに問い合わせしてください。OEMとかですとライセンスキーもどうするかも一緒に聞く必要があると思います。)
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* ESXiのコンソール画面で仮想マシンを管理することはできません。別途管理用にWindowsマシンが必要になります。
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* 一部の仮想化環境専用GPU(GRID向けがほとんど)を除き、ほとんどのGPUは動作がサポートされていません。何もしなくてもそのまま動く場合もあれば、記事のように色々して動く場合もあれば、どうやっても動かない場合もあります。サポートされていないハードをESXi上で動作させるにはかなり敷居は高く、ESXiに関する高度な知識が必要です。かなりの覚悟を持って行ってください。試している人がほとんどいないため、完全な人柱です。
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* 一部の仮想化環境専用GPU(GRID向けがほとんど)を除き、**ほとんどのGPUは動作がサポートされていません**。何もしなくてもそのまま動く場合もあれば、記事のように色々して動く場合もあれば、どうやっても動かない場合もあります。サポートされていないハードをESXi上で動作させるにはかなり敷居は高く、**ESXiに関する高度な知識が必要です**。かなりの覚悟を持って行ってください。試している人がほとんどいないため、完全な人柱です。
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