Text ＆ Photo by トライゼット西川善司

ページ 2/2



■プログラマブルシェーダ2.0は，"今"使えるテクノロジなのか

善：
　GeForce FXが将来を見据えたGPUなのは分かりました。しかし私自身は，今年はDirectX 8円熟期だと思っていて，これから出てくるゲームは，しばらくの間DirectX 8世代テクノロジベースだと思うんです。

GB：
　GeForce FXはDirectX 8世代テクノロジベースのアプリケーションも高速に動きますから，大丈夫ですよ（笑）。
善：
　ええ，そうだと思います。ですから，GeForce FXは"高速なDirectX 8GPU"として活用するべきなのではないか，と。 　例えば，プログラマブルシェーダ2.0を使って長いシェーダを書いたとしたら，GeForce FXではリアルタイムに処理できないのではないでしょうか。

GB：
　確かに，すべてのピクセルに対して，プログラマブルシェーダ2.0仕様の限界命令数に近い，長いシェーダプログラムでレンダリングしたら，高フレームレートは出ないでしょうね。その意味では，まだ開発者はパフォーマンスとクオリティのトレードオフを考える必要があると思います。 　ただ，そういった高度なシェーダプログラムで構成された3Dアプリケーションを開発し始めることは，絶対無駄にはならないはずです。
センセーショナルに公開された次期GeForce FX（NV35）のデモンストレーション。妖精Dawnが4人同時に踊っても，フレーム落ちしなかった
善：
　いずれ出てくる新世代GPUでは，リアルタイムに動かせるようになるかもしれないからですね。

GB：
　そうです。GeForce FXは開発者に新しい技術，そして手段を提供したという意味において革新的なのです。 　FX5600/FX5200発表会の最後に，次期GeForce FX（NV35）のショートデモを特別に見せました。あれではDawnが4人登場していたでしょう？　つまり次期GeForce FX（NV35）は，プログラマブルシェーダ2.0を駆使して表現しているDawnを4人出しても遅くならないパフォーマンスをもっているわけですね。プログラマブルシェーダ2.0ベースの技術を磨けば，将来的には絶対役に立つのです。


■今明かされる，GeForce FXシリーズのアーキテクチャの"真の姿"

善：
　GeForce FXシリーズのコア・アーキテクチャが，スケーラビリティに富んでいるのは分かりました。分からないのは，そのアーキテクチャの中身です。

GB：
　今までのGPUは，パイプラインの本数で性能がほぼ決まっていました。4本のパイプラインなら，2本のパイプラインのGPUの二倍の性能という具合にです。
善：
　GeForce 4 Ti（以下，GF4Ti）までは，まさにそういう進化の過程を辿ってきましたね。

GB：
　ただ，このアーキテクチャには問題があります。それは「各パイプラインが所有しているリソースを，ほかのパイプラインが利用できない」という点です。
筆者が当初予想したGeForce FXコアのダイアグラム。しかし，これは説明として不十分だった。より詳しいアーキテクチャの図解は，2003年3月末売りの「DOS/V Magazine」4月15日号で公開予定
善：
　RADEON 9700（以下，R9700）やGF4Tiには，各パイプラインにテクスチャユニットがあります。しかし，あるパイプラインのテクスチャユニットが遊んでいたとしても，別のパイプラインからこれを借りて利用することはできない……ということですね。

GB：
　そうです。便宜上，これを固定パイプライン（Fixed Pipeline）と呼ぶことにしましょう。
　固定パイプラインはテクスチャユニット数が限られています。したがって，それ以上のテクセル処理が要求されたときは，パイプライン出力をビデオメモリやテンポラリレジスタに出力し，その結果を利用して，もう一度パイプラインを回すという処理が必要になります。
善：
　GeForce FXアーキテクチャは，その必要がない……と？

GB：
　GeForce FXのピクセルエンジン・アーキテクチャは，パイプラインを抜けずに，内部的に何重もループバック（反復）できます。また，一度に多くのピクセルを出力しないケースでは，（テクスチャユニットを共有できるので）各パイプラインを内部反復せずに，1度のパイプラインパスで，ピクセルに複数テクセル処理ができるのです。
善：
　このアーキテクチャを採用したのはなぜですか？

GB：
　プログラマブルシェーダ時代のグラフィックスに対応するために柔軟性を備えるか，それ以前の古いアプリケーション高速化のためだけに，これまでのような進化を辿るかを，天秤にかけました。そして我々が出した答えが，GeForce FXアーキテクチャなのです。
善：
　プログラマブルシェーダ2.0時代を迎えるにあたり，これからのGPUに重要なのは，柔軟性というわけですね。

GB：
　そうです。例えばこれからの3Dグラフィックスは，ある場所では1クロックあたり8ピクセルのスループットが得られるほど単純でしょうが，別の場所だと8テクスチャを1ピクセルに適用するかもしれません。
善：
　では，GeForce FX 5800（以下，FX5800）系とFX5200/5600では，それぞれ何が違うのですか？

GB：
　GeForce FXシリーズのコアアーキテクチャが，"固定パイプライン"でないのはお分かり頂けたかと思います。
　そのうえでいうと，FX5800の処理能力は1クロックあたり8ピクセルのですが，これに対してFX5600/5200の処理能力は，1クロックあたり4ピクセルです。"FX5800の半分の性能"……ということになりますが，16テクスチャアドレッシング可能というのは同じです。
善：
　あるシェーダ開発者は，「GeForce FXで32ビット実数ピクセル・サーフェースを使用すると，RADEON9500（以下，R9500）/R9700よりも遅い」という意見を述べています。これは，R9500/R9700の内部演算ユニットが24ビット精度であることに起因しているのでしょうか。

GB：
　これは非常に複雑な問題です。
　まず，FX5800には4基の32ビット実数（FP32）ピクセル演算器と，4基の整数（INT）ピクセル演算器があります。つまり，1クロックあたり4個のFP32ピクセルと4個のINTピクセルのスループット能力があるわけです。
善：
　これらはすべて共有リソースなのですね。

GB：
　そうです。例えば，シェーダプログラムにおいて整数と実数の両方を使っていたとすると，非常に効率良く動作します。また，あるパイプラインで実数ピクセルを演算して，別のパイプラインで整数ピクセル演算をする……なんていうケースも起こりうるでしょうね。
　逆にいえば，実数ピクセルのみを使っている場合，確かに4基のFP32演算器に制限されますが，プログラマブルシェーダ2.0時代のシェーダプログラムは整数と実数を使いますから，GeForce FXアーキテクチャは有利だといえますね。
善：
　R9500/R9700はそうなっていない？
GeForce FXファミリーの性能比較表（プレスキットより）


GB：
　R9500/R9700は，各固定パイプラインに存在する実数演算器一つで，整数も実数も演算することになります。その点でも，GeForce FXアーキテクチャは柔軟だといえるでしょう。
　ただ，どちらがいいとは断言はできないでしょう。我々のアーキテクチャに最適化したシェーダも出てくるだろうし，R9500/R9700向きのシェーダも出てくるでしょうし。
善：
　そういえば「GDC 2003」のNVIDIA技術者が公演したセッションで，「速度と精度のバランスのいい16ビット実数（FP16）ピクセルフォーマットを使いましょう」と言っていましたが，あれはどういうことなんでしょう?

GB：
　FP16はデータ長がFP32の半分ですから，メモリバンド幅が半分になるし，テンポラリストレージも半分の長さです。そのため，速度の点で確かに有利かもしれないですね。
善：
　先ほど「1クロックあたり4個のFP32ピクセルのスループットがある」との説明がありましたが，FP16ピクセルのスループットはどうなんでしょうか？

GB：
　実数演算器を使うので同じです。
善：
　なるほど，納得しました。ありがとうございました。

ページ 2/2