GPUの新時代を切り開く「Turing」アーキテクチャ徹底解説

ITmedia PC USER / 2018年9月14日 22時8分

写真

TU102のダイ写真

 ここでは、NVIDIAの新しいGPUアーキテクチャである「Turing」について解説する。同アーキテクチャは、2018年8月に発表されたQuadro RTX 8000および、GeForce RTX 2080、2080 Ti、2070に採用されている。

 Turingアーキテクチャ最大の特徴は、レイトレーシング用のRTコアを内蔵し、ハードウェアによるレイトレーシングが可能になること。NVIDIAの説明によれば、最大10億レイ/秒の速度でレイトレーシングが行えるという。

 また、新アーキテクチャとしてNVIDIA GPUが内蔵するStreaming Multi-processor(以下、SM)も改良されている。Voltaアーキテクチャで搭載された行列演算を行うTensorコアも内蔵されており、さらに、整数演算と単精度浮動小数点(Single Precision floating point number。SP)の演算を行うコアが分離されて、並列動作できるようになった。このため、SP演算速度は、最大14TFLOPSに達する。

 内蔵したTensorコアは、Deep Learning技術(AI技術)による推論処理を行うのに利用でき、RTXシリーズでは、アンチエイリアス処理にAI技術を応用した「DLSS」(Deep Learning Super Sampling)により、従来の手法よりも高速で高品質のグラフィックス表示が可能になるとしている。

 NVIDIAによれば、従来手法(TAA。Temporal anti-aliasing。時間標本アンチエイリアス)を使う1080 Ti(GP102)に対して2080 Ti(TU102)のDLSSはより約2倍の速度があるという(Epic Infiltrator 4Kデモによる比較)。

●ハードウェアによるレイトレーシング

 Turingアーキテクチャの特徴は、前述の通りレイトレーシングをハードウェアで支援するRTコアだ。これにより、Turing世代のGPUボードでは、高品質なレイトレーシングを使ったリアルタイムグラフィックスを処理できる。

 レイトレーシングとは、3次元計算を行い、オブジェクトを配置したあと、光源からの光(レイ)の反射や屈折といった光の進行を追跡して、グラフィックス画面を作る手法。映画などで使われるCG(Computer Graphics)では標準的な手法だが、リアルタイムに高品質な画像を生成することは困難で、映画などの場合には、再生時間に対して、画像の計算時間を長く取ることができるため、この手法が使われている。

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