AMD の Radeon RX 6000 シリーズの発売により、1 つのエキサイティングで予想外の新しいテクノロジーが明らかになりました。AMDの Radeon RX 6000 GPU は、 CPU と GPU 間のデータ転送を強化することでゲーム パフォーマンスを向上させる新しい Smart Access Memory 機能を通じて、AMD のRyzen 5000 プロセッサ(500 シリーズのマザーボードが必要)と連携して動作するようになりました。
この発表により、AMDの主要な優位性の一つが明らかになりました。AMDは、x86プロセッサを製造し、現在市場に出回っているディスクリートゲーミングGPUのラインアップを持つ唯一の企業です。これにより、GPUとCPUの両方を最適化し、連携動作時に最高のパフォーマンスを発揮できるという点で、いくつかの優位性があります。しかし今、AMDはスマートアクセスメモリによってこのコンセプトを全く新しいレベルに引き上げています。
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AMDはこの新技術の詳細を公開していませんが、大まかな概要は把握しています。Radeon RX6000のvBIOSとマザーボードBIOSでSmart Memory Access機能を有効にすると、CPUとGPUは互いのメモリにかつてないほどフルアクセスできるようになります。これにより、CPUとGPUに搭載された16GBのVRAM間のデータ転送性能が最大限に向上します。
基本的な説明として（詳細は今後のTech Dayで発表します）、AMDによると、CPUとGPUは通常、データ転送において256MBの「アパーチャ」に制限されています。これはゲーム開発者にとって制約となり、データセットがこのサイズを超えるとCPUとメインメモリ間を頻繁に行き来する必要があり、非効率性やパフォーマンスの制限につながります。Smart Access Memoryはこの制限を取り除き、CPUとGPU間のデータ転送速度を高速化することでパフォーマンスを向上させます。
これは単純な方程式です。データを移動するには、実際にデータに対して計算操作を実行するよりも常に多くのエネルギーがかかります。そのため、プロセスを合理化すると、パフォーマンスが向上し、電力効率が高まります。
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この強化されたデータ転送性能と新しい128MB Infinity Cacheを組み合わせることで、CPUとGPU間のスループットが大幅に向上する可能性があります。AMDはInfinity Cacheの詳細を公開していませんが、128MBのキャッシュは基本的に開発者にとって透過的な、大規模なオンダイフレームバッファとして機能することは分かっています。新しいキャッシュがL3型かL4型のどちらで実装されているかは不明ですが、AMDは高速・高密度メモリが演算ユニットの近くにより多くのデータを保持することでヒット率を向上させ、クロックあたりのパフォーマンスを向上させると述べています。
新しいInfinity Cacheは、GPUの再設計されたデータパスを活用し、GPU内のデータ移動と消費電力を最小限に抑えながら、パフォーマンスを最大限に高めます。AMDによると、Infinity Cacheは従来のメモリと比較して、電力効率を10%向上させ、帯域幅を2倍（117%増加）にしながら消費電力を削減します。
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当然のことながら、この大容量キャッシュをCPUからスマートメモリアクセス機能を介して流入するデータのランディングパッドとして利用することで、スループットの大幅な向上が期待できます。驚くべきことに、AMDによると、Infinity CacheはZen CPUのL3キャッシュ設計に基づいているとのことです。つまり、これはAMDのCPUチームとGPUチームの融合の成果と言えるでしょう。AMDは、より大容量で高速なメモリ（HBMメモリなど）を使用するといった高価なソリューションよりも、Infinity Cacheの方がエンジニアリングへの投資として優れていると考えています。
AMD によれば、Infinity Cache により、GPU が外部メモリの帯域幅制限によってあまり制約されなくなるため、周波数が上昇するにつれてクロックあたりのパフォーマンス スケーリングが向上するとのことです。
より高いクロック速度でより優れたパフォーマンス スケーリングを実現することは、愛好家にとって 1 つの大きな意味を持ちます。それは、オーバークロックによるメリットの増大です。ここで、AMD の新しい Rage Mode 自動オーバークロック ソフトウェアの出番となります。
AMDは、この新しいスマートアクセスメモリとInfinity Cache技術が、4Kゲームなどの高解像度への移行に伴うデータスループットの向上に対するニーズの高まりを満たすと考えています。Infinity Cacheは、作業データセットの大部分を演算ユニットの近くに保持することで、いわば「獣に餌を与える」ため、レイトレーシングのパフォーマンスを大幅に向上させます。
AMDのRadeon RX 6000は、ゲームのロード時間を短縮するDirectStorage APIもサポートします。また、レイテンシを大幅に削減するストレージ技術もSmart Memory Access機能の恩恵を受ける可能性があり、AMDにさらなる優位性をもたらす可能性があります。しかし、詳細が明らかになるまでは、まだ時間がかかりそうです。
AMDによると、ゲーム開発者はスマートメモリアクセス機能への最適化が必要になるため、この新技術に最適化されたゲームが登場するまでには6～12か月かかる可能性があるとのことです。同社は、PCと新型ゲーム機、具体的にはソニーPS5とマイクロソフトXbox Series Xの間で共有されているパフォーマンスチューニングの取り組みの一部から恩恵を受けると期待しています。
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当然のことながら、開発者の支持は新機能の有効化がいかに容易であるかにかかっていますが、過去の実績から判断すると、コーディングを簡素化できる可能性が示唆されています。AMDの新しいSmart Access Memoryは、 CPUとGPU間のキャッシュコヒーレンスを実現するエンタープライズ向け製品に搭載されているInfinity Cache 3.0に非常に似ています。Ryzen APUと同様に、キャッシュコヒーレンスを活用することで、データが統合され、「あらゆるコードに対してCPU+GPUへのシンプルな接続」が実現します。
AMDは昨年のプレゼンテーションでこの技術の概要を説明し、共有メモリによってGPUはCPUと同じメモリにアクセスできるようになるため、ソフトウェアスタックが削減・簡素化されると述べました。AMDはまた、統合メモリなしでGPUを使用するために必要なコード例をいくつか提供しました。統合メモリアーキテクチャを採用することで、コーディングの負担が大幅に軽減されることも示しており、その詳細についてはこちらをご覧ください。この2つのアプローチに類似点があるかどうかを知るのは興味深いでしょう。
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Smart Memory Access機能を利用するには、Radeon RX 6000 GPU（全モデル対応）、Ryzen 5000プロセッサ、そして標準の500シリーズマザーボードという3つの要素が必要です。AMDに、この技術が旧世代のCPUとマザーボードにも搭載されるかどうか問い合わせたところ、同社は今後、対応機種が増えればアップデートを提供するとだけ回答しました。
結局のところ、この技術が現実世界でメリットをもたらすかどうかはまだ分かりません。開発者はスマートメモリアクセスをサポートする必要があります。この新しい技術について、そしてNVIDIAのNVLinkのような他のアプローチとの類似点があるかどうかについて、AMDから学ぶべきことはまだ多くあります。しかし、CPUとゲーミングGPUの両方を製造できるというAMDの固有の強みが、競合他社に対して優位性をもたらし、NVIDIAのような競合他社がコンシューマー市場でおそらく匹敵できない機能を実現していることを示しています。
ポール・アルコーンはTom's Hardware USの編集長です。CPU、ストレージ、エンタープライズハードウェアに関するニュースやレビューも執筆しています。
