インメモリ処理可能な三次元積層メモリが3Dレンダリングを高速化!

Pacific Northwest National Laboratory(パシフィック・ノースウエスト国立研究所)の高性能演算に関する研究は、コンピュータの小型化、高速化、省電力化を目指しています。端的に言えば、複雑な化学反応や送電網監視のような、相当な計算力を必要とする科学的課題を解決できる、今とは比較にならない強力なコンピューターを作り出すことに主眼を置いています。

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3次元積層メモリ

Changing the game | EurekAlert! Science News

The jump from supercomputers to video games began when Song asked if hardware called 3D stacked memory could do something it was never designed to do: help render 3D graphics. 3D rendering has advanced science with visualizations, models and even virtual reality. It’s also the stuff of video games.

ソン氏は、3次元積層メモリと呼ばれるハードウェアが、設計時には意図されていなかった3次元画像レンダリングを手助けする事ができるかどうか知りたかったので、スーパーコンピュータからビデオゲームへのジャンプが始まりました。3Dレンダリングは、視覚化、モデル、さらに仮想現実によって科学を進歩させていて、また、ビデオゲームの本質にもなっています。

“We’re pushing the boundaries of what hardware can do,” Song said. “And though we tested our idea on video games, this improvement ultimately benefits science.”

”我々は、ハードができる事の限界を押し広げています。”とソン氏は語った。”我々の考えをビデオゲームで試験中ですが、この技術改良は、最終的に科学に恩恵をもたらします。”

3次元レンダリング

Song collaborated with researchers from the University of Houston to develop a new architecture for 3D stacked memory that increases 3D rendering speeds up to 65 percent. The researchers exploited the hardware’s feature called “processing in memory,” the results of which they presented at the 2017 IEEE Symposium on High Performance Computer Architecture, or HPCA.

ソン氏は、ヒューストン大学の研究者達とコラボで、3次元レンダリングを最大65%高速化可能な3次元スタックド・メモリ用の新しいアーキテクチャを開発しています。研究者達は、インメモリ処理(メモリ内演算)と呼ばれるハードの機能を巧みに利用しています。

インメモリ処理

A normal graphics card uses a graphics processing unit, or GPU, to create images from data stored on memory. 3D stacked memory has an added logic layer that allows for the memory to do some processing too — hence the name “processing in memory.” This essentially reduces the data that has to travel from memory to GPU cores. And like an open highway, less traffic means faster speeds.

普通のグラフィックスカード(グラボ)は、メモリに蓄えられているデータから画像を作り出すのにグラフィックス・プロセッシング・ユニット、GPUを使っています。3次元スタックドメモリは、メモリが一部の処理も実行できるように、ロジック層が加えられているので、このことから、インメモリ処理と名付けられています。この事で、メモリからGPUコアへ転送する必要があるデータ量を減らせます。公道と一緒で、交通量が少ないとスピードを出せます。

The researchers found the last step in rendering — called anisotropic filtering — creates the most traffic. So by moving anisotropic filtering to the first step in the pipeline, and performing that process in memory, the researchers found the greatest performance boost.

研究者達は、異方性フィルタリングと呼ばれる、レンダリングの最終ステップが、最もデータ転送量が多いことを発見したので、この異方性フィルタリングを、パイプライン処理の最初のステップに移して、そのプロセスをメモリ内で実行することによって、パフォーマンスを大きく向上させることができることを発見しています。

レンダリングを高速化できれば、3Dゲームがヌルヌル動くようになるという事なので、3次元ゲームを愛するゲーマーにはかなりの朗報です。インメモリ処理が可能な3次元積層メモリがいつ実用化されるのかは分かりませんが、今主流のグラフィックメモリであるGDDR5やHBMにこの積層技術が転用可能なら、実用化はそんなに遠くはないような気もします。

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