COMPUTEX TAIPEI 2011レポ 第16回

2014年に100倍の性能!? 進化するTegraの秘密とは？

「Tegra 2の100倍」を実現する鍵は？

　ではどうやって100倍の性能向上を実現するのか？　これについてレイフィールド氏は、「(STARKで)性能が100倍程度まで向上するひとつの理由は、GPUによる処理性能向上にある」という。

　現在のTegraでは、メディアアクセラレーションにGPUの機能が使われているが、今後のTegraシリーズ(どの時点になるのかは明かされなかった)では、GPGPUを利用して全体の性能を上げることになるようだ。例えば物理演算などは、GPGPU側で処理したほうが効率がいい。そうは言っても、現時点でのTegra搭載端末では、物理演算が必要とは言えないかもしれない。

　しかし、Windows 8ではARM版が用意されることになっている。海外ではPCゲームユーザーもまだ多い。ソニーの次世代PSPこと「NGP」でも、Cortexプロセッサーが採用されている。任天堂の「Nitendo 3DS」もARMコアだ。そう考えると、ポータブルゲーム機やゲーム機能重視のスマートフォンや携帯メディアプレーヤー、あるいはARM版Windows 8での3Dゲームに使うといった用途は考えられる。そうしたデバイスでは、GPUを物理計算にも使うという可能性はありそうだ。

　100倍の性能向上を実現できるもうひとつの理由は、「GPU以外にも特定目的のプロセッサーを統合する」ためであるという。モバイル向けの機能をハードウェアで実装していくことで、消費電力を押さえつつ、高度な機能を実現していくことが可能になるとレイフィールド氏は述べる。

　現在のTegra 2では、2D／3Dのグラフィックスプロセッサー(純粋なGPU部分)に加えて、静止画を扱うイメージプロセッサーやオーディオプロセッサー、HDビデオエンコーダー／デコーダーなどの「プロセッサー」が内蔵されている。おそらくは、こうしたものの性能を上げつつ、さらにそれ以外のプロセッサーも追加していくのだろう。

性能向上のネックとなるメモリー対策は？

　ただしGPUの性能向上には、ビデオメモリーの性能向上も必要となる。しかし現時点のモバイルデバイスでは、メインメモリーとビデオメモリーは共有されていて、メモリー周りの性能は高くない。

　ARMのCortex-A9では、プロセッサー内部のコア間接続などに「AMBA 4.0」(Advanced Microcontroller Bus Architecture)を採用している。しかし、現時点のAMBAはバス幅が128bitであるため、プロセッサー～メモリー間には適当でも、GPU～メモリー間のバスとしては性能不足になる。

　「Project DenverやCortex-A15のライセンス^※2では、AMBAの改良も含まれるのか？」とレイフィールド氏に聞いてみたところ、「ライセンスや契約の詳細は話すことはできないが、メモリーとGPUの接続は、性能向上の大きなポイントである」との答えが返ってきた。
^{※2 NVIDIAはCortex-A15を独自に改良して利用するライセンスを取得している}

　AMBAはメモリーやキャッシュの一貫性を保ちながら、複数コアとメモリー(メモリーコントローラー)間を接続するためのバス規格である。これを改良して、GPUとCPUを密に接続することで、メインメモリーを共有したときの性能を向上させられるはずだ。

　またモバイル機器ではCPUとGPUでメモリーを共有する構成であるが、Project Denverが想定するスーパーコンピューター的用途であれば、GPU側に専用メモリーを持たせることが一般的になる。そう考えると将来のTegraでは、AMBAを改良してより高いメモリーバンド幅を実現する可能性はあるかもしれない。