Intel“逆襲”の鍵はやはり「AIプロセッサ」か 次世代CPU「Core Ultra（Meteor Lake）」を解説（後編）（3/4 ページ）

[西川善司，ITmedia]

内蔵グラフィックスは「Iris Xe Graphics」から「Arc Graphics」に

　Meteor Lakeでは、Graphics Tile（内蔵GPU）の性能が大幅に強化されたこともホットなトピックの1つだ。GPUとしての名前も「Intel Iris Xe Graphics」から「Intel Arc Graphics」に改められている。

　GPUのアーキテクチャは、新登場となる「Xe-LPG」を採用する。新登場とはいうものの、既存のIntel Arc Graphicsで使われている、ゲーミング向けの「Xe-HPG」をベースに開発されたものだ。LPGは「Low Power Graphics（低電力グラフィックス）」の略で、省電力性にも配慮がなされているという。

Xe-LPGアーキテクチャは、独立GPUで使われているXe-HPGアーキテクチャをベースに開発された。このスライドによると、現行の「Xe-LPアーキテクチャ（Intel Iris Xe Graphics）」比で最大2倍のパフォーマンスを備えているようだ

Graphics Tileについて説明するトム・ピーターセン氏（Intelアーキテクチャ、グラフィックス、ソフトウェア担当フェロー兼先進グラフィックス体験エンジニアリングソリューション担当ディレクター）

　Xe-LPGアーキテクチャのブロックダイヤグラム（設計模式図）は、ベースとなったXe-HPGと似ている。

　GPUとしての処理性能は「レンダースライス」と呼ばれるGPUクラスターの数で調整している。今回登場したMeteor Lakeでは、これを2基搭載している。1基のレンダースライスには、演算ユニットに相当する「Xeコア」が4基搭載されている。つまり、Meteor Lakeの内蔵GPUにはXeコアが合計8基存在する。

　この構成は、モバイル向けのエントリーGPU「Intel Arc 370M Graphics」と同一だ。

• →モバイル向けGPU「Intel Arc Aシリーズ」が発進　スペック別に3シリーズを順次投入

Meteor Lakeに搭載される内蔵GPUのブロックダイヤグラムは、Intel Arc 370M Graphicsのそれと酷似している。レンダースライスは2基構成なので、Xeコアは合計8基備える

　Xeコアを子細に見てみると、1つ当たり16基の「Xe Vector Engine（XVE）」を備えている（GPUコア全体では16×8=128基）。その名の通り、XVEはベクトル演算エンジン、もう少し詳しくいえば256bitの「SIMD浮動小数点ベクトル積和算演算器」だ。

　XVEでFP32（32bit浮動小数点数）演算を行う場合、256÷32＝8、つまり1つの命令で8つの計算を並行して行える。GPUコアの稼働クロックを仮に「2GHz」とした場合、Meteor Lakeの内蔵GPUにおけるFP32演算の理論性能は、以下の通りとなる。

8（同時計算数）×16（XVEの数）×8（Xeコアの数）×2FLOPS（積和算）×20億Hz（稼働クロック）＝4兆960億（FLOPS）

　まあ、ざっくりいえば約4TFLOPSの演算性能があるということだ。動作クロックが半分の「1GHz」だとしても、約2TFLOPSの演算パフォーマンスは確保できる。

　いずれにせよ、CPUに内蔵されたGPUとしては高性能であることは間違いないだろう。

Xeコアには16基のXVEが内包されている

　Xe-LPGアーキテクチャは、Xeコアと対になる形で「レイトレーシング（RT）ユニット」を備える。

　つまり、1つのレンダースライスで8基、Meteor Lakeの内蔵GPUの場合は2×8＝16基のRTユニットを備えている。ようやくIntelのCPU内蔵GPUもRT対応を果たしたことには、ある種の感慨を覚える。

IntelのCPU内蔵GPUとしては初めて、RTユニットを備えた

超解像／アンチエイリアス技術「XeSS」の実装方法には差異も

　ここまでを見ていると、Meteor Lakeの内蔵GPUは、外部GPUとしてのIntel Arc Graphicsと全く同じ構成に見えるが、実際には大きく異なる部分も見受けられる。

　まず、Xe-HPGアーキテクチャでは搭載されていた推論プロセッサ「Xe Matrix Engine（XMX）」が省かれている。先述の通り、Meteor LakeのSoC TileにはNPUが搭載されているので、「Graphics Tileには不要だ」と判断されたのかもしれない。また、XMXは1024bit幅の行列積和算演算器で、搭載するとそれなりの面積が必要なので、省スペース化の観点から省くことにした可能性もある。どちらも理解はできる。

　ただ、単純にXMXを省くと困ったことが起こる。「Intel版DLSS」とも言われる超解像／アンチエイリアス技術「Xe Super Sampling（XeSS）」が利用できなくなってしまうのだ。これは、XeSSがXMXの演算能力に依存した機能だからである。

Meteor Lakeの内蔵GPUから省かれたXMX。これがないということは、Meteor Lakeの内蔵GPUではXeSSによる超解像やアンチエイリアスを利用できないのだろうか……？

　しかし、Intelは「XMXが省かれていても、XeSSは問題なく利用できる」という。どういうことなのだろうか？

　実は、XeSSのAI処理系は「プログラマブルシェーダモデル6.4（SM6.4）」ベースのシェーダコードで書かれている。XMXがあるGPU（≒Xe-HPGアーキテクチャGPU）の場合、このコードはXMXにおいて処理されるが、XMXがないXe-LPGアーキテクチャのGPU（≒Metero Lakeの内蔵GPU）では、普通のプログラマブルシェーダコードとしてXVEを使って実行されるのだ。

　こうして、XeSSはXe-HPGでもXe-LPGでも保たれることは保たれた……のだが、Xe-LPGで動かした場合はグラフィックス描画に動員されるべきXVEが、XeSSの処理に回されてしまう可能性がある。つまり、XeSSを使う場合はGPUのパフォーマンスを3Dグラフィックス描画へと“全振り”できない状況になる。

　まあ、このあたりもIntelとしては「CPU内蔵GPUだから、これくらいは別にいいでしょ」という判断なのだろう。

XeSSは、Xe-LPGアーキテクチャのGPUでも動きはする。ただし、Xe-HPGアーキテクチャのGPUで動かした場合と比べると、パフォーマンスへのインパクトが「多少あり」と見込まれる

Xe-LPGアーキテクチャにおける新機能として「Out of Order Sampling」というものがアピールされたのだが、詳しい説明はなかった。本件については、米国で9月19日と20日に行われたイベント「Intel Innovation 2023」において詳説があったので、後日別の記事で紹介したい。

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　最後に、Meteor Lakeの入出力バス回りを見てみよう