“通常とは違う過程で登場”したGPU「Turing」は何が新しいのか：RTコア1個で性能はCPUの100倍（1/3 ページ）
NVIDIAが2018年8月に発表した新世代GPUは、それまでのPascalや最新のVoltaにはない「Ray Tracing」専用ハードウェアを実装した。その意味と効果とは。
「コア2割増しで性能3割増し」の理由とは
NVIDIAは、2018年8月に新世代のアーキテクチャ「Turing」を発表し、9月末にもこの世代のGPUを載せたグラフィックスカードが登場する。既に8月に開催したSIGGRAPHやGameconで海外では発表会を行っているが、9月13日から14日にかけて東京で開催した「GTC Japan 2018」において日本の関係者に向けてその概要を紹介した。この記事では、GTC Japanの14日に実施したテクニカルセッションに登壇したエヌビディアでQuadro プロダクトマネージャー シニアソリューションアーキテクトを務める柿澤修氏の講演内容から、Turingアーキテクチャの特長を解説する。
柿澤氏が講演冒頭で発した「通常とは違う経過で登場した」という言葉は、NVIDIAがこれまで開発してきた従来のGPUとTuringアーキテクチャの違いをとても端的に表現している。同様に、Turingアーキクチャを採用したGPUの名称に「Quadro RTX」のように、これまでの“G”TXではなく、“R”TXをつけるようになったのも、NVIDAがTuringアーキテクチャで重視する方向性を示している。
柿澤氏は、この「R」を「リアルタイムレイトレーシング（Real time Ray tracing）を意識した、これまでとは全く違うアーキテクチャ」を示すものと語る。Turingアーキテクチャでは、レイトレーシング処理に特化した「RTコア」、ディープラーニングに特化した「Tensorコア」が追加された他、ディスプレイ出力では8K DisplayPortをサポートし、ビデオエンコードではHEVC 8Kのリアルタイムエンコードに対応するようになった。また、マルチGPU環境（NVIDIAでいうところのSLI構成）を構築するNVLinkは2リンク接続に対応し、グラフィックスメモリではGDDR6をサポートした。テクニカルセッションで示したTuringアーキテクチャ採用GPUの演算処理能力は次のようになる。
| Turing SMユニット | 16TFLOPS＋16TIPS（1秒あたりの整数演算実行能力） |
|---|---|
| RTコア | 10 Giga Rays/秒 |
| Tensorコア | 125TFLOPS（FP16）、250TOPS（INT8）、500TOPS（INT4） |
| NVLink | 100Gバイト/秒（GPU-GPU Memory Access） |
| Graphics Memory | メモリバス幅384ビット、転送レート14Gビット/秒、メモリ帯域624Gバイト/秒 |
Turingアーキテクチャを採用したGPUダイと実装した仕様に処理能力。なお、NVIDIAではGPUコンピューティングに特化した「Volta」アーキテクチャで既にTensorコアを実装している（クリックで拡大）
前世代のPascalを採用した「Quadro P6000」とTuring採用の「Quadro RTX6000」のCUDAコアの数を比較するとQuadro P6000の3840個に対してQuadro RTX6000は4608個と約2割増しとなる。しかし、柿澤氏は「CUDAコアは2割増しなのに処理能力は3割増し。この理由がTuringの説明でメインになる」と述べるように、CUDAコアをまとめて構成する演算ユニット「SM」（Streaming Multiprocessor）の機能と構成が大きく変化している。なお、Quadro RTX6000では72個のSMを実装する。
Turingアーキテクチャで実装する各種演算ユニットの数とPascal世代同クラスGPUとの比較。なお、FP16はTuring世代で初めて実装している。下にある「Plus 16 TIPS」がTuringで可能となったFPとINTの同時実行による処理能力向上分をカウントしている（クリックで拡大）
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