ARMのMali-T604の可能性

どうもはじめまして、かなり興味深い話題なので、自分の見方を述べさせて頂きます。

ARMの外付けGPU、およびそれを元にしたスパコンについては、殆どの着眼点はその演算性能でした。本文でのMali-T604は2Gpixel/s、78GFLOPSを発揮できるが、コメントの現時点ではMali-T658も発表されており、最大構成の演算性能では5Gpixel/s、350GFLOPSまで迫ってます。こういう高性能でも1wに抑えられるなんで、いろんな意味でナンセンスだな、と思われてしまうが、それは限定的な範囲で発揮できるもの、と認識してます。

スパコンは極めて大きいデータセットをアクセス必要がありますので、メモリー帯域と性能は非常に重要です。NVIDIAとAMDが代表する外付けGPUは、極めて大量のマルチスレッドで数百サイクルのメモリー遅延を隠蔽する仕組みを備えてますが、ARM MaliとPowerVR SGX系については小規模に止まってます。

理由は、SoCをメインにしたモバイルGPUは、SoC内蔵用のため、比較的大規模なLLC（ラストレベルキャッシュ）を備えてます。例えばA4は512KB，Exynos4210とA5は1MBを備えてます。キャッシュまでの遅延は数サイクル程度、キャッシュミスが発生してメモリーからロードすることになります。そしてつかったLP-DDR2とDDR3のクロックも省電力のために抑えており、遅延はそんなに大きくない。

ARMのMali最適化ガイドでは、メモリーアクセスの代償のに性能以外、電力消費までも考えに入る必要があるため、Maliは小さいデータセットに最適化していたことを意味してます。言い変われば、あのGPUはキャッシュ内だけ、強力の演算性能を発揮させると思います。それでもここまで強力の演算性能を備えさせる理由は、OpenCLでイメージプロセッサー、DSPなどの代用と統合に関係してると思います。

350GFLOPSのものの演算性能を比較的大きいデータセットで発揮させるには、まずオフチップのメモリー帯域を十分に備えさせる必要がありますが、SoCは今のところ2ch DDR2/DDR3しか備えてません。帯域は圧倒的不足してます。無論モバイルSoCのこれからの進化によって、WideIOなどの技術を備えるようになることで対応できるはずですが、それでもNVIDIAとAMDのような演算性能対メモリー帯域の比率は10：1くらいまでの現状は厳しいでしょう。

メモリー帯域、データセットのサイズ。PowerVRとMali系GPUの低消費電力の代償はまさにそこです。オフチップのアクセス能力は、すなわち消費電力の増大につながります。一般的なモバイルゲームのデータセットはPCと比べるとかなり小さいし、急激に大きくなる理由もまた見当たりません。

一つの理由は、モバイル端末は殆どフラッシュメモリーを使ってるので、読み出しの遅延はHDDより小さいため、メモリーフットプリントも制限される上に、MegaTextureRのようなバーチャルテクスチャー技術の利点が見えます(Rage for iOSがオススメです）。今のところモバイルゲームにPCに迫る表現力は備えていませんが、進化させる方向性ではこれらのアーキテクチャの特性に含まれると推測されると自分が思う。

ゲームは無論大きいな市場ですが、PCから主流ゲーム市場を転移させるため、またまた努力する必要がたくさんあります。それに、これからx86はサーバーCPUの成分がいまより増えるため、ある時点でクライアント用のCPUの価格はいまより高くなり、市場の主流クライアント用ハードは殆どARMに移転させる様になると思う。まさしく以前RISC CPU時代で発生した下克上の再現です。

ただ、クライアントハードにモバイル成分が必須になると、消費電力は今より厳しく、ディスクトップ用がではないと現存GPUのような大規模マルチスレッド構造は難しいと思う。NVIDIAのDenver計画はそこを狙ってるではないかと。