GPU、グラフィックス チップ: それは何者で、何に使用されますか?

灰色 (下) は CPU/GPU ペア、黒 (大きな長方形) は RAM チップ、黒 (小さな長方形) は NAND フラッシュ ROM

PC の世界にいた私は、グラフィックス チップとも呼ばれる GPU (グラフィック プロセッサ ユニット) に出会うことに慣れています。コンピューターでは、GPU はグラフィック カード上で実行されます。 GPU はグラフィックス カードの中心チップであり、すべての計算を実行します。 GPU の隣には、メモリ チップ、パワー ステージ、いくつかのコンデンサがあり、それだけです。

これらすべてをスマートフォンやタブレットに組み込むのは魔法です。しかし、それはまだ可能ですので、モバイル デバイスに搭載されている GPU は、コンピューターの GPU と同じように動作します。。ただし、そのアーキテクチャは軽量で物理的に小さくなっているため、占有スペース、消費電力、発熱が少なくなります。GPU は、プロセッサーとグラフィックス チップを統合する SoC (システム オン チップ) に直接統合されています。場合によっては、RAM が SoC の上に固定されていることがあります。

コンピューターでもモバイル デバイスでも、GPU の役割は同じです。これらは 2D または 3D 画像を計算し、パネルのピクセルを介して画面に表示するためにあります。画面を見ると、Web サイトのテキストや画像、ゲームのテクスチャ、煙や光の効果が、パネルのピクセル (定義によっては数十万、さらには数百万) のおかげで画面上に表示されます。各ピクセルは異なる色を帯び、絵画のように最終的に完全な画像を表示します。

定義

画面の定義は、垂直ラインのピクセル数と水平ラインのピクセル数を掛けたものです。たとえば、フル HD の場合: 1920 x 1080 ピクセル、合計 2,073,600 ピクセルになります。

フレームレート

フレームレートは、グラフィックス チップによって提供される画像レートです。 GPUによって計算された1秒あたりのフレーム数（FPSおよびFPS）を示します。

したがって、何よりも良好な状態でプレイしたいユーザーは、たとえ CPU や RAM を無視できなくても、GPU には特に注意を払う必要があります。。グラフィックス チップのジャングルをナビゲートする必要はまだあります。私たちはモバイル グラフィックス チップの基礎を少し整えるつもりです。現在、モバイル デバイス用 GPU のメーカーは 7 社あります。Adreno の Qualcomm、PowerVR の Imagination Technologies、HD グラフィックスの Intel、Mali の ARM、GeForce の Nvidia、VideoCore の Broadcom、GC の Vivante です。次の 2 つの状況があります。メーカーがグラフィック チップを他のメーカー (ARM、Imagination、Vivante など) に提供するか、メーカーがグラフィック チップを自社の SoC (Nvidia、Intel、Broadcom、Qualcomm など) に統合するかのどちらかです。。この表では、搭載されている製品が少なすぎる Broadcom と Vivante のチップを除外します。

このランキングは、メーカーの範囲内で各グラフィックス チップの性能を考慮して作成されました。したがって、メーカーのチップのパフォーマンスを相互に比較することはできません。

ARM では、マリが特別な区分を持っていることにも注意する必要があります。。これらには、コンピューティング ユニット (ARM ではコアとも呼ばれます) の数を示す接尾辞 MP が付いています。たとえば、MP4 は 4 つの計算ユニットの存在を示します。各チップは、コンピューティング ユニットの数に応じて、複数のバージョンで利用できます。したがって、Mali-T628MP6 は Mali-T628MP2 よりも大幅に効率的になります。したがって、インターネット上で入手可能なテクニカル シートやベンチマークを注意深く読む必要があります。

クアルコムでは、小さな微妙な点が Adreno 320 に影響を与えます。この GPU には 2 つのまったく異なるバージョンが存在します。特に S4 ​​Pro および Prime (したがって Nexus 7 2013) に搭載されている第 1 世代は 400 MHz でクロックされ、16 個の計算ユニットを備えていますが、第 2 世代では 400 ～ 450 MHz の間でクロックされる 24 個の計算ユニットがその地位を占めています。したがって、パフォーマンスの違いは非常に顕著です。

用途

最後に、エントリーレベルの GPU は、要求の厳しいゲームをプレイすることを意図していないことは明らかです。。幸いなことに、ほとんどの場合、低解像度の画面を備えたデバイスにその場所が見つかります。ただし、少し要求の厳しいゲームであっても、ゲーム体験は実際には良くありません。

パフォーマンスに加えて、ビジュアル品質も考慮する必要があります。場合によっては、Real Racing 3 (ほんの 1 つの例を挙げると) は Adreno 320 と同様に Adreno 330 上でも動作するという印象を持つかもしれません。しかし、より詳しく見てみると、設定がゲームのパフォーマンスを大幅に向上させているのは間違いありません。 Adreno 320 では Adreno 330 よりも低くなります。Real Racing 3 には、他のゲームと同様に、グラフィック設定を自動的に調整するメカニズムがあります。

数か月以内に、多くの新しい GPU が登場するでしょう。 ARM では、Mali-T720 と T760 が最終的に T600 シリーズに置き換わることになります。Rockchip と Mediatek は、これらのチップを統合する SoC、それぞれ RK3288、MT6732、MT6752 をすでに発表しています。

クアルコムでは、Adreno 420 はすでに Snapdragon 805 に搭載されています、現在アジアの一部の端末でご利用いただけます。リストの次は Snapdragon 410 Adreno 306 ですが、情報はありません。ブランドの将来の SoC には、他の Adrenos も計画されています。

Imagination Technologies 側では、PowerVR Series6 はまもなく PowerVR Series6XT および Series6XE に置き換えられる予定です。

Intel は現在、Bay Trail SoC で HD グラフィックス ソリューションを使用し、Merrifield および Moorefield SoC で PowerVR を使用しています。 Core Mには新しいHDグラフィックスチップが使用されることはすでにわかっています。メリフィールドとムーアフィールドの後継者にとって、それを言うのはまだ時期尚早だ。

Nvidia においても同様で、Tegra K1 は発売されてまだ数週間しか経っていないため、後継品について議論するのは時期尚早です。

将来のチップに何を期待すべきでしょうか?

次の GPU には 2 つのことが期待できます。

初めに、フル HD 画面から QHD 画面に切り替えるときにパフォーマンスが低下するのを防ぎます。。一例として、Adreno 420 は、フル HD ディスプレイでの Adreno 330 とほぼ同じパフォーマンスを QHD ディスプレイで実現します。しかし最終的には、フル HD 画面を維持し、新しいチップのパワーを活用して視覚体験を向上させる方が良いのではないでしょうか?

Android 上のゲームがますます現実的になって家庭用ゲーム機に（少しは）追いつき始めているとしても、まだいくつかの細かい点が欠けています。光、煙、またはオブジェクトの効果は、コンソールほどよく表現されません。したがって、解像度の競争を止め、スマートフォンのフル HD 画面にこだわり、よりリアルなゲームを提供することが有益になる可能性があります。 Android Extension Pack と OpenGL ES 3.1 を使用すると、次のようなより美しいゲームを作成できるようになります。Unreal Engine 4 に基づいた Rivalry のデモ。一方、タブレットの場合、QHD 解像度パネルの存在は画面のサイズによって説明されます。メーカーが非常に強力なグラフィックス チップを統合することを期待しましょう。選手たちはまだまだ興味を持たなければなりません。