月刊アスキー 2001年9月号　Key personインタビュー

「次世代ゲーム機の覇者は、ゲームキューブです」　任天堂株式会社　取締役経営企画室室長　岩田聡氏

[Q] メモリのアクセス速度が問題となると、メインメモリにも何か工夫されたのですか?

[岩田] ゲームキューブのメインメモリは、とても特殊なものなのです。先にご紹介したように、任天堂ではこのメモリチップを“Splash”と呼び、MoSys社の“1T-SRAM”を使っています。

[Q] 1T-SRAM?

[岩田] ワントランジスタSRAMです。メモリのレイテンシ(データが処理のリクエストを行なってから、実際にデータが転送されるまでにかかる遅延時間)がいろいろな部分でデータ処理作業の足かせになっていました。その問題を解決するのが、この1T-SRAMなんです。これは、レイテンシも少なく、それでいて低コストなメモリなのです。

[Q] どういう経緯で採用に至ったのですか?

[岩田] これも、開発責任者の竹田が、いろいろと調べていくうちに見つけました。ちなみに、パソコンでは主流になりつつあるRambusのRDRAMを、マスマーケットで使ったのは竹田がNITENDO64に採用をしたのが最初だと思います。我々は、NINTENDO64でRDRAMを実際に使った結果、ゲーム機に必要なメモリの特性ということを学びました。そして、ゲームキューブではレイテンシの少ない1T-SRAMをベストな答として選んだのです。

[Q] 具体的に、1T-SRAMがゲーム機にどう適しているのですか?

[岩田] 1T-SRAMとRDRAMでは、ランダムアクセスの速度が大きく違います。RDRAMの特徴は、データを読み込み始める際に大きなレイテンシが起こることです。連続したデータを一気に読み書きする際にはフルスピードで動き、レイテンシが少ないのです。ところが、ゲームにおけるメモリアクセスというのは細かく断片的な読み書きを繰り返すんですね。ですから、ゲームの場合はRDRAMのメリットが出にくいのです。メモリに待たされている何十ナノ秒の間に、480数MHzのプロセッサは何十サイクルと動くわけですね。あるいは160数MHzのグラフィックチップは何十サイクルと動く。でも、どんなに優れたグラフィックチップもプロセッサも、メモリに待たされている間は、何もできません。

[Q] つまり、レイテンシがゲーム機の性能を大きく落としてしまうと?

[岩田] そうです。CPUのパイプライン処理が進歩し、クロックがどんどん速くなることによって、メモリシステムのアクセス速度が全体の中で占める問題として、ものすごく大きくなったということなんです。一方で、1T-SRAMはSRAMなので、基本的にデータを読みたいとか書きたいとかいって出てくるまでの速度はすごく速い。普通のDRAMの10倍くらい速いんです。待たされる時間が10分の1になる……。というか、ほとんど待ちません。1T-SRAMは、非常にゲーム機向きのメモリなんです。つまり、ゲームキューブはメインメモリが普通のメモリではなく、強いて言えばメモリ全体が三次キャッシュという考え方でつくられているんですよ。

[Q] メモリ全体が三次キャッシュですか。

[岩田] ええ。Splashのほかにも、Flipperに積んでいる組み込みメモリにも1T-SRAMを採用し、メモリシステム全体の高速化を図っています。特に、テクスチャはランダムにアクセスされる頻度が高いので、このことは同じ組み込みDRAMを使っているPS2に対する大きなアドバンテージになっています。この1T-SRAMの採用は、ゲームキューブの一番大きな特徴と言えるんじゃないでしょうか。

[Q] なるほど。それから、スペック上では、“Aメモリ”というのがありますね。

[岩田] Aメモリというのは、“Auxiliaryメモリ(補助メモリ)”の略称で、普通のシンクロナイズドDRAMが採用されています。1T-SRAMが、チップ面積からくるコストの制約の問題で24MB以上載せられないので、“データを一時保管する役目”として採用しました。最初は“オーディオメモリ”って呼んでいたんですけど、オーディオメモリと書いてしまうとオーディオの担当者が「これは俺のものだ」といってほかの用途に使わせてくれなくなるかもしれないので、途中から“Aメモリ”と呼ぶことに変えたんですよ(笑)。

[Q] 具体的には、Aメモリはどんな使われ方をするのですか?

[岩田] ときにはオーディオの波形バッファであり、ときにはアニメーションデータのバッファであり、あるときはディスクのキャッシュであり、いろいろな使い方ができますね。

[Q] メモリ周りにはかなり、力を注がれたようですね。

[岩田] ええ。でも、それだけの結果は出ています。一番は、グラフィックの部分ですね。「テクスチャの仮想記憶」の概念が実現できた理由は、まさに1T-SRAMのおかげです。もし、このメモリシステムでなかった場合、チューニングせずにテクスチャを使ったら、処理スピードはかなり遅く、ゲーム機としてのパフォーマンスも低いものになったと思います。1T-SRAMのような、超高速で低遅延のメモリを使うことで初めて、「テクスチャの仮想記憶」の概念が可能になったわけです。そして、チューニングやオプティマイズにエネルギーを注がなくても、高い実効性能が出せ、開発効率もいいのです。

[Q] テクスチャは、圧縮に関しても何か?

[岩田] はい。NINTENDO64と比べると、グラフィック性能は100倍になりましたが、メモリ容量はたったの6倍です。当然何か工夫もしないと性能が生かし切れません。そこで米S3社のテクスチャ圧縮技術「S3 Compression Technology (S3TC) 」や、3Dモデルの座標のデータを圧縮する技術などを採用しました。

[Q] 具体的に説明していただけますか?

[岩田] S3TCのテクスチャ圧縮技術というのはフルカラーの絵を1ドット4ビットの大きさの情報に押し込める技術で、これは(マイクロソフトの)DirectXにも使われているものです。ざっくり言うと、テクスチャデータが4分の1になると思ってください。S3TCの圧縮率を6分の1と言う人もいますが、フェアに言えば、4分の1というのが正しいと思います。

[Q] 座標データ圧縮のほうは?

[岩田] 通常、3DモデルのXYZの座標データは内部的には32ビットの浮動小数点なんですが、ゲームキューブでは、16ビットや8ビットの整数データでも表記することができます。座標データ圧縮を使えば、この16ビットや8ビットデータが自動的に、32ビットに変換されるのです。精度が8ビットや16ビットで十分の場合は、そのまま使うこともできるので、メモリの節約にもつながりますし、やりとりするデータの量が減るので、速度の点でも有利になります。ほかにもいくつかあるんですけど、細かくなりすぎて、説明しきれませんね。とにかく、データをなるべくコンパクトにし、メモリの負担を軽減させることは結構いろいろ徹底的にやりました。

[Q] 座標圧縮のほうは任天堂が独自に開発されたのですか?

[岩田] そうでしょうね。あまり聞いたことないですから。

月刊アスキーでは、9/18発売の10月号でも「特集・ゲームキューブハードの秘密」を掲載する。筐体の中身の徹底的分析から岩田取締役ほか開発担当竹田取締役のインタビュー、ソニックチームの中氏ほかソフトメーカー開発者インタビューなど満載。