第3回 グラフィックスチップも進化、スマホ/タブレットの描画性能が劇的に向上

　スマートフォンやタブレットなどのモバイルデバイスでは、高性能なGPUやメディア処理のための専用プロセッサが必須だ。これは、メディア処理や複雑な描画などをハードウエアで行うことで、メインCPUの負荷を減らし、省電力化するためだ。一般に同じ処理であれば、専用ハードウエアで行うほうが、ソフトウエアで処理するよりも利用する電力は少なくて済む。

　ただし、ハードウエアを利用できるのは、処理内容が確定している場合のみだ。たとえば、動画や音声、静止画などは、ファイル形式など、対象とするデータの構造がが決まっており、エンコード、デコードなどの処理手順もそれに応じて決まるため、ハードウエア化しやすい。

　モバイルデバイスは、複数のアプリケーションを同時に実行できるものの、パソコンなどと違って、表示するアプリケーションは一つだけに限られる。このため、専用ハードウエアを使うことで、処理中は、消費電力の大きなメインCPUを止めることができる。PCなどでは、他のウインドウも表示されており、たとえば動画を再生している最中でも、他のアプリケーションを動作させねばならない。こうした違いがあるために、モバイルデバイスでは、処理をハードウエア化することに大きなメリットがある。

　その中でもGPUは、キーになるデバイスだ。また、多くのGPUにはメディア処理機能が含まれるため、GPUを含むメディア処理は、一体のものとしてIP（回路などの設計データ）などで提供されることが多い。

　モバイルデバイスのアプリケーションプロセッサに使われるGPUには、大きく、半導体メーカー独自のものと、サードパーティーから提供されるIPがある。Androidのモバイルデバイスに使われるアプリケーションプロセッサでは、以下のものが独自のGPU、メディア処理機能を内蔵し、他社との差別化を行っている。

　これに対して、サードパーティのIPとしては、以下のようなものがある。

　サードパーティのGPUを使うからといって、性能的な面で不利になることはない。逆に、アプリケーションプロセッサのメーカーとして、その部分の開発に大きな投資が不要というメリットもある。また、多くのアプリケーションプロセッサに採用されるサードパーティ製品であれば、それなりの実績と性能がある。

　また、モバイルデバイス用のGPUには、省電力性能も重視され、単純に性能のみで評価されることがない。PCなどの非モバイルデバイス向けでは、電源が潤沢に利用でき、放熱などにも空冷ファンを利用できる。しかし、モバイルデバイスでは、利用できる電力は限られ、放熱のためにファンを付けることもできない。

　このため、モバイルデバイス用のGPUは、「性能」と「消費電力」に加え、さらにシステムからの「要求」（たとえば、画面解像度などの表示特性）との三つのバランスを取る必要がある。

　従来モバイルデバイスでは、デスクトップPCなどに比較して画面解像度が低いという傾向があり、描画処理が速くてもそれを十分に生かし切れない可能性があった。そうであるなら、描画処理性能を抑えて、消費電力を大きく改善した方がよいことになる。だが、徐々にではあるが、モバイルデバイスの画面解像度も高くなってきており、また、動画などの再生性能（フレームレートなど）も向上しつつある。これは、モバイルデバイスの使い方が、たとえば動画配信サービスなどの登場により変わってきているからだ。