最新パーツ性能チェック 第194回

「Radeon RX 480」は迷えるゲーマーを導く極星となるか？

Polaris世代の新機能は何か？

　だいたいのスペックが分かったところで、次にPolaris（第4世代GCN）をアーキテクチャー面から眺めてみよう。SP64基とスケジューラー、やテクスチャーユニットなどで構成されたCompute Unit（CU）を並列配置、Asynchronous Compute Engine（ACE）でグラフィックタスクとコンピュートタスクを自在に混在できる、という基本設計に変化はないものの、随所に様々な進歩が見られる。主なものを紹介しよう。

RX 480のブロック図。CUと書いてある小さなブロックに64基のSPやL1キャッシュなどが詰め込まれている

【1】ジオメトリーエンジンの強化

　モデリングが複雑になるとジオメトリーの処理が重くなる。さらにテッセレーションで凹凸を増やせば、ジオメトリーの負荷はさらに増大する。これに対しAMDは2方向から解決を試みている。

　ひとつは「Primitive Discard Accelerator」と呼ばれる機能だ。これはあるトライアングルを処理する際に、それが1ドットにも満たない大きさであると判断された場合は、そのトライアングルの処理をパイプラインの初期段階で捨てる機能だ。特にテッセレーションとMSAAと併用する場合に効果があるとしている。

　そしてもう1つ、ジオメトリーはインデックスキャッシュに入れて再利用することも可能になった。繰り返し利用するジオメトリーが多いほどスループットが向上するというわけだ。

テッセレーションと4xMSAAを併用する状況では、特にPrimitive Discard Acceleratorが威力を発揮する。図ではトライアングルが1ピクセルあたり18～128個ある時のパフォーマンスの違いを図示したもの。おおむね2倍～3.5倍の向上が見込めるようだ

【2】シェーダーとメモリーバスの効率化

　根本的な処理性能を上げるには、シェーダーそのものの処理効率を上げる必要がある。そこでPolarisではCUに命令プリフェッチを機能を搭載することで、処理の効率化を図っている。さらにCUの外側にあるL2キャッシュの容量を倍にし、キャッシュ効率も向上させた。

　これにより色圧縮（最大8:1の高圧縮にも新たに対応）の効率も上がったほか、メモリーバスの利用頻度が下がることでGPU全体の省電力化につなげることに成功している。

命令プリフェッチやL2キャッシュの改善でR9 290よりもCU1基あたり15％も性能が向上しているとうたっている

RX 480はメモリーバス幅が512bitのR9 290よりも純粋な帯域は狭くなったものの、メモリーインターフェースやL2キャッシュの改善などで実質的なパフォーマンス（黄線）は上がり、1ビットを送るのに必要な電力も低下。特にメモリーインターフェースの電力は最大58％低下したという

【3】Asynchronous ComputeとVRの強化

　シェアではライバルに押されまくっているAMDだが、GCNアーキテクチャーが備えるAsynchronous Computeは非常に魅力的な機能だが、Polarisでまた一段階進化している。

　特にVRではプレイヤーの視線の動きに合わせて画像を遅滞なくレンダリングすることがVR酔いを防ぐために必要だが、AMDはAsynchronous Computeを利用することで、いつでも必要な時にグラフィックタスクとコンピュートタスクを同時処理できるとしている。

　ライバルのGeForceもPascalでようやく“プリエンプション”を実装し、タスクの素早いスイッチングを可能にしたが、同時処理の方がよりエレガントだ。とはいえこれまでの実装だと、コンピュートタスクはグラフィックに対し従の関係にあったがめ、コンピュートタスクを発行しても結果が希望する時間内に得られないこともある。

　そこでPolarisでは「Quick Response Queue」と呼ばれる機能を実装、グラフィックとコンピュートタスクに割り当てる比率を決定し、必要な時間内に結果を得られるようになった。

従来のAsynchronous Compute（真ん中のグラフ）はグラフィックタスク（グレー）の余力でコンピュートタスク（赤）を処理するため終了が長引く可能性があるが、Quick Responce Queueを利用することで一定の比率で2つのタスクを併存させ、必要なタイミングで結果を得られるようにしている

グラフィックとコンピュートの負荷を調整するのはHardware scheduler（HWS）。優先度の高いVRや音声（TrueAudio Next）処理等を決める部分だが、ここにマイクロコードを送り込むことで挙動を変更することができるため、負荷のバランスを外部から調整できるのも大きな強み

　またAMDのVR環境「LiquidVR」では、CUの一部をオーディオ用として割当て、レイテンシーのリスクを負わずに高度なオーディオ処理「TrueAudio Next」が利用可能になる。GPUとレイトレーシングの技術を応用したVR向けオーディオ処理はライバルも取り組んでいるが、Quick Response Queueを利用することで音が遅れて出てしまうことを防止できる

TrueAudio NextではCUの一部をオーディオ用に確保しておくことができる。突発的にサウンド処理が必要になっても、すぐに処理に入れるというわけだ