GPUの「レイトレーシング処理」改良の歴史をひもとく【GeForce RTX 40シリーズ編】

　レイトレーシングの処理は、上記のように行われる。

　NVIDIAのGeForce RTXシリーズでは、これを「RTコア」と呼ばれるレイトレーシングユニットが担当している。具体的には、ロケット（＝レイ）を打ち出す「レイの生成処理」と、ロケットを進める「トラバース（Traverse：横断）処理」、そして衝突判定を行う「インターセクション（Ray-Triangle Intersection：交差）処理」の3つを

　なお、実際のライティングやシェーディングの演算は、レイトレーシングにおいてもプログラマブルシェーダー（先述の通り、GeForceシリーズならCUDAコア）が担当する。

　RTコアが行う3つの仕事のうち、特に負荷が高いのがトラバース処理とインターセクションだ。

●大容量「LLC」がレイトレ時代のGPUの“鍵”？

　負荷の大きいトラバース処理とインターセクション処理をもう少し具体的に説明すると、描画対象の3Dシーンの構成が記述されている「BVH（Bounding Volume Hierarchy）」と呼ばれる構造体に対して、レイが衝突しているかどうか探査する処理に相当する。実務的には「グラフィックスメモリへのアクセス」と「多少の幾何学計算」が行われることになる。

　2つの処理のうち、グラフィックスメモリへのアクセスにおける負荷を軽減するとしたら、どのような改善を施すのがベターなのか――最も直接的な解答は、グラフィックスメモリへのアクセスをキャッシュメモリへのアクセスに置き換えて隠蔽することだ。

　事実、GeForce RTX 40シリーズ（Ada Lovelaceアーキテクチャ）では先代の「GeForce RTX 30シリーズ」（Ampereアーキテクチャ）と比べるとL2キャッシュの容量を大幅に増量している。以下に、GeForce RTX 40シリーズの上位モデルにおけるL2キャッシュの容量を示す。

・GeForce RTX 4090：72MB

・GeForce RTX 4080：64MB

・GeForce RTX 4070 Ti（※1）：48MB

（※1）発表当初は「GeForce RTX 4080」のバリエーションモデルとされていた（参考記事その1／その2）

　GeForce RTX 40シリーズでは、L2キャッシュは「ラストレベルキャッシュ（LLC）」に相当する。実はGPUにおけるLCCの大容量化は、ここ最近（2020年以降）の技術的トレンドの1つとなっている。