ロードマップでわかる！当世プロセッサー事情 第296回

Voltaの前にPascalを2016年に投入　NVIDIAのGPUロードマップ

ビデオメモリーを3.5GB以上使うと遅くなる
GeForce GTX 970

　GM204コア本来の構成の概略図はこちらにも示されているが、もうすこし抽象化したのが下図である。

GeForce GTX 980のブロックダイヤグラム

　SMMは128個のCUDA Core(もう少し正確に書けば、128個のCore＋32個のLoad/Store Unit＋32個のSpecial Function Unit)と1次キャッシュを組み合わせた構成になっており、このSMM×4は一つのGPC(Graphics Processing Cluster)と呼ばれる。

SMMは128個のCUDA Coreと1次キャッシュを組み合わせた構成である

　GM204はこのGPCを8つ持つ形になっている。これに組み合わされる2次キャッシュだが、こちらも実際には8分割されている。GM204の場合はメモリーバス幅が256bitになっており、これが32bit×8、ないし16bit×16という構成でGDDR5 DRAMに接続されるため、2次キャッシュもこれにあわせた形だ。

　上図はGeForce GTX 980の構成だが、GeForce GTX 970では下図のようになる。まずCUDA Coreが1664個になる。これはSMMが13個という構成になるので、4つのGPCのうち3つはSMMを3つしか持たない構成になる。

GeForce GTX 970のブロックダイヤグラム

　さて、SMMが13個と本来の4分の3近い数まで減ると、当然必要とされるメモリー帯域も4分の3ほどになるため、構成的には2次キャッシュを1つ無効化しても問題ない。

　もともとGeForce GTX 970がシェーダーを無効化する理由は、性能的に差別化するためという理由もあるが、欠陥があってGeForce GTX 980としては利用できないコアを救う、という目的もある。

　GM204の2次キャッシュは2MBなのでそう大きなものではないが、それでも2次キャッシュの部分に欠陥があると、これまでなら全量アウトになる。

　ところが2次キャッシュの一部を無効化できれば、その分救えるダイが増えることになる。おそらくGeForce GTX 970で2次キャッシュの容量が1.75MBにされたのはそうした理由があってのことだろう。

　ただ問題は、そうなるとメモリーバスのうち32bit分が宙に浮いてしまうことだ。これをカバーするため、GDDR5のI/F同士で、横方向の接続が可能になっている。

　上図右下の、横方向の赤い線がそれだ。個人的には、いっそメモリーバスを256bitではなく、224bit幅にしてしまえばこんな手間はいらなかったと思うのだが、そこは商品構成上の問題などもあったのかもしれない。

　結果として上図のような構成になっている。すると、当然ながらこの一番右端のGDDR5チップにアクセスしようとすると、右端の2次キャッシュがボトルネックになる。

GeForce GTX 970

　これを避けるためGeForce GTX 970では、なるべく左の224bit分のメモリーを優先的に使うようになっており、トータルでのメモリー使用量が3.5GBを超えたタイミングで右端のGDDR5チップを利用するようにドライバー側で処理している。

　厄介だったのは、この情報が後追いで出されたことだ。キャッシュの構成変更にともない、本来ならばGeForce GTX 970にはROP(Raster Operation Unit)が56個しかないはずだったのが、当初はGeForce GTX 980同様に64個と報じられていた。

　GeForce GTX 980/970のレビューで「※訂正：NVIDIAの誤表記により、GeForce GTX 970のROP数を誤った数値で掲載しておりましたので、正しい数値に訂正しました。」とあるのが、まさにこれである。

　しかもこれが露呈するのは、高負荷をかけた時(メモリーを3.5GBも使い切るとなると、けっこう大変である)のみというあたりで、意図的にこれを隠したと報じられたわけだ。

　果てには、GIGABYTEのGeForce GTX 970カードを買ったAndrew Ostrowski氏がNVIDIA(とGIGABYTE)に対して訴訟を起こす(関連リンク)という騒ぎになっている。

　法的な側面はおいておき、ユーザーにとってどの程度の実害があるかで言えば、3.5GB以上ビデオメモリーを使い切らないとこの弊害は出てこないので、そうした高負荷をかけそうな使い方(4K解像度で描画オプション最大設定など)をしない限りそうそう出会わないとは思うが、とにかくそうした制約があるのは事実である。

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