最適解は何GB？ ゲームとOSとメインメモリ容量のベストな組み合わせを探る

2008年4月，ある日のメモリモジュール価格。ノーブランドのPC2-6400 DDR2 SDRAM 1GB DIMMに1680円（税込）という値が付けられている

　DDR2 SDRAMメモリモジュール（あるいはDDR2 SDRAM DIMM）が安価になって久しい。2008年4月下旬時点で，ブランドを問わなければ容量1GBのモジュールが1000円台から入手可能といった状態だ。4Gamer読者の中にも，最近メインメモリの増強を考えている，あるいはすでに増設したという人は少なくないのではなかろうか。
　では，ゲームをプレイする前提に立ったとき，メインメモリ容量を増やすことは快適さの向上につながるのだろうか？　とくに一般的な32bit版OSでは“4GBの壁”があったりするわけだが，そのあたりも踏まえつつ，今回はゲームにおけるOSとメインメモリ容量の関係を探ってみたいと思う。
　「ええと，メインメモリってなに？」という人は，4Gamerの不定期連載「PCゲームのお作法」第8回「メモリ，HDD，サウンド編」に目を通してから戻ってきてもらえると幸いだ。

利用できるメインメモリ容量を規定する

32bit版OSと64bit版OSの特徴を整理

　メインメモリ容量とOSは密接な関係がある。中上級クラスのPC自作スキルを持っている読者には釈迦に説法となってしまうが，4Gamer読者におなじみのWindows XP※1や32bit版Windows Vistaといった「32bit版OS」では，物理アドレス空間が2の32乗（＝4,294,967,296）しかない。このときアドレスは1byte（バイト）単位で与えられるので，4,294,967,296bytes＝4GBというわけだ。いろいろ説明を飛ばして簡単にいえば，Windows XPや32bit版Windows Vistaが扱えるメインメモリ容量は，最大でこの4GBに制限されているのである。

Service Pack 1適用前の32bit版Windows Vistaより。容量2GBのメモリモジュールを搭載しても，認識されるのは4GBに満たない

　しかも，その4GBのうち1GB弱がマザーボードのBIOSや各デバイス，ドライバソフトウェアなどに割り当てられるため，OSが利用できるメインメモリ容量はたいてい3GB強となる。Windows XPや（Service Pack 1適用前の）32bit版Windows Vistaで，メモリモジュールを4GB分搭載しても，OSからは3GB強しか認識されないのはそのためだ。Service Pack 1を適用した32bit版Windows Vistaでは4GBと表示されるが，実際にアプリケーションが利用できるのはやはり3GB強に留まる。
　ちなみに，32bit版Windowsには「PAE」（Physical Address Extension：物理アドレス拡張）と呼ばれる，メモリ容量を36bit（＝64GB）まで拡張する機能が用意されている。しかしPAEで拡張されたメモリアドレスは一般的なアプリケーション，とくにゲームではまったく利用されないため，ゲーマーにとってこのPAEはほとんど関係ない。

32bit版Windows Vistaで3GBスイッチを設定している例

　また，32bit版Windowsでは，一つのアプリケーションが利用できるメモリ空間に「2GBまで」という制約がある。これは32bit版Windowsが持つ「システムが搭載するメインメモリ容量に関係なく，4GBの仮想メモリアドレス空間を利用し，そのうち2GBをアプリケーション（が利用するユーザーモードプロセス）に割り当てる」という仕様のため。少々難しい言葉が並んでいるが，要するに「どれだけのメインメモリを搭載していようと，一つ一つのアプリケーションが利用できるメモリ容量は2GBまで」というわけである。
　実のところ，Windows XPや32bit版Windows Vistaには，この制限をクリアして，一つのアプリケーションに最大3GBのメモリ（≒仮想メモリ）を割り当てられる，通称「3GBスイッチ」というオプションが用意されている。変更は危険を伴うので，「どうしても試してみたいなら『3GBスイッチ』でインターネット検索してみるといいかも」と述べるに留めるが，3GBスイッチの恩恵を受けるにはアプリケーション側が対応している――というよりは「2GBよりも多くのメモリを使えるようになっている」が適切かもしれない――必要があり，ゲームではまず効果がない（※詳細は後述）。

　この点64bit OSでは，理論上，2の64乗のアドレス空間を持ち，16EB（エクサバイト）＝180億GBものメモリにアクセス可能。もっとも実際には「64bit版Windows Vista Home Premiumで16GB」など，製品ごとに制限があるのだが，少なくとも4〜8GB程度のメインメモリ容量をきちんと認識できることだけは確かだ。

※1　Windows XPにも64bit版は存在するが，流通経路が極めて特殊で，ゲーマーなどの一般PCユーザーが使う例は極めてまれであるという理由から，よほどのことがない限り，4GamerではWindows XPを32bit OSとして扱っている

　今回はこういった状況を踏まえ，Windows XPと32/64bit版Windows Vistaを用意して，メインメモリ容量を2GB，3GB，4GB，8GB（※8GBは64bit版Windows Vistaのみ）といった具合に変えていくと，ゲームパフォーマンスにはどういった変化が生じるのかを，以下のOS環境で検証してみたいと思う。

• Windows XP Professional＋SP2
• 32bit版Windows Vista Ultimate＋SP1
• 64bit版Windows Vista Ultimate＋SP1

　メモリモジュールは，ゲーマーにお馴染みで，メモリモジュールの品揃えにも定評のあるPCショップ「パソコンショップ アーク」の協力を得て，サンマックス・テクノロジーズ製のPC2-6400 DDR2 SDRAM DIMMで統一した。2GB×2の4GBキット「SMD-4G88HP-8E-D」を2製品，1GB×2の2GBキット「SMD-2G48HP-8E-D」と512MB×2の1GBキット「SMD-1G48HP-8E-D」を1製品ずつ借用している。

SMD-4G88HP-8E-D（左），SMD-2G48HP-8E-D（中央），SMD-1G48HP-8E-D（右）
メーカー：サンマックス・テクノロジーズ
問い合わせ先：パソコンショップ アーク http://www.ark-pc.co.jp/
SMD-4G88HP-8E-Dのパソコンショップ アーク店頭価格：1万2800円（税込，2008年4月28日現在）
SMD-2G48HP-8E-Dのパソコンショップ アーク店頭価格：7280円（税込，2008年4月28日現在）
SMD-1G48HP-8E-Dのパソコンショップ アーク店頭価格：4990円（税込，2008年4月28日現在）

memj.exe実行結果。上が2-way SLI，下が3-way SLI時で，「bytes of physical memory」が256MB異なっている

　なお，前述したとおり，Windowsではあらかじめグラフィックスカード（のグラフィックスメモリ）にメモリ空間が割り当てられる。テスト環境は表のとおりだが，IBMが配布している，メモリアドレス空間をチェックするツール「memj.exe」によれば「GeForce 8800 GTX」搭載製品だと1枚当たり256MB。つまり，NVIDIA SLI（以下，SLI）やATI CrossFireX（以下，CrossFireX）といったマルチGPU構成では，グラフィックスカードの枚数が増えるに従ってグラフィックスカードに割り当てられるメモリ容量が増大し，テスト条件によってはアプリケーション（＝ゲーム）の使えるメインメモリ容量がかなり逼迫（ひっぱく）するという状況が起こりえるのだ。そこで今回は，シングルカードだけでなく，2-way/3-way SLIでもテストを行うことにした。

Striker II Formula
3-way/Quad SLI対応のハイエンドマザー
メーカー：ASUSTeK Computer
問い合わせ先：ユニティ（販売代理店） news@unitycorp.co.jp
実勢価格：4万3000円前後（2008年4月28日現在）

　なお，テストに用いたのは4Gamerのベンチマークレギュレーション5.2から，相対的に描画負荷の高い，「Crysis」「ロスト プラネット エクストリーム コンディション」（以下，ロスト プラネット），「Company of Heroes」の3タイトルと，定番の3Dベンチマークソフト「3DMark06 Build 1.1.0」（以下，3DMark06）の，計4本。メモリ周りへの負荷を高めるべく，4xアンチエイリアシングと8x異方性フィルタリングを適用した「高負荷設定」の1920×1200ドットで基本的なテスト条件を固定している。

メインメモリ容量が効く局面は確実に存在するが

ごく限られているのも確か

　前置きが長くなったが，まず，レギュレーション5.2採用タイトルのうち，最も描画負荷の高いCrysisから見ていきたい。グラフ1〜3は順に，シングルカード，2-way SLI，3-way SLI時のスコアだが，シングルカードと2-way SLIだとメインメモリ容量がスコアに与える影響はないのに対し，3-way SLIでは，メインメモリ容量が増えるに従ってスコアが伸びている。
　なお，今回掲載しているスコアは前出の3GBスイッチを有効化したものではないが，これは同スイッチを有効化しても，ゲームで大幅なパフォーマンスの向上を確認できなかったためだ。例えば32bit版Windows Vistaだと，メインメモリを4GB搭載したときの3GBスイッチ有効時にシングルカードで18.7fps，2-way SLIで33.1fps，3-way SLIで44.2fpsだった。


　グラフ4は，シングルカードのスコアを100％としたときのパフォーマンス向上率をまとめたものだが，ここでも3-way SLI構成時におけるスコアの伸びは明らかだ。


　もっとも，冷静になってみると，「明らかだ」といったところで，64bit版Windows Vista環境におけるメインメモリ容量2GB時と同8GB時におけるスコアの差はわずか1.9fps。誤差と取れなくもない値で，「偶然こんな並びになっただけ」と見ることもできるだろう。
　そこで，「追加テスト1」として，さらに描画負荷を高めた状態，具体的には1920×1200ドットで8xアンチエイリアシングと16x異方性フィルタリングを適用した状態と，2560×1600ドットの「標準設定」でもスコアを取得した。その結果がグラフ5だが，やはりメインメモリ容量の多いほうが平均フレームレートは高く，メインメモリ2GBと3GBあるいは4GBで，3-way SLI構成時によるパフォーマンスの違いは確実に存在するといってよさそうだ。もっとも，4GBと8GBでは差がなかったが。


　さらにCrysisには64bit版の実行ファイルも用意されているので，追加テスト2として，64bit版Windows Vista環境で64bit版Crysisを実行した結果をグラフ6としてまとめてみた。
　64bit版は3-way SLIへの対応が遅れているようで，2-way SLIに対するメリットを見いだせないが，むしろ注目したいのはシングルカードと2-way SLI，とくにシングルカードのスコアが32bit版よりも高めに出ていることだ。本稿のテーマから離れるのでこれ以上は突っ込まないが，64bit版実行ファイルを持つゲームタイトルの場合，64bit版Windowsで実行すると，32bit版よりも高速に動作する可能性があることは，憶えておくといいかもしれない。


　Crysisでは特定条件でメインメモリ容量がベンチマークスコアを左右したわけだが，64bit版実行ファイルの件を除くと，メインメモリ容量増強の効果が見えたのは3-way SLI構成時のみである。となると，より描画負荷の低いタイトルではメインメモリをたくさん積むことのメリットが見えない可能性が高そうだが，果たしてどうか。
　グラフ7〜9は，ロスト プラネットから，より実際のゲームに近いスコアを得られる「Snow」テストの平均フレームレートをまとめたものだが，OSやメインメモリ容量にかかわらず，スコアはほぼ一定である。念のためグラフ10にスコア向上率をまとめたが，スコアに大きな変化はない。


　3DMark06の結果はグラフ11〜14のとおりだ。やはり，メインメモリ容量はOS，グラフィックスカードの枚数にかかわらずスコアに影響を及ぼしていない。
　興味深いのは，2-way SLIで32bit版Windows VistaのスコアがWindows XPよりも高く出ていることだ。SLIへの最適化は，Windows Vista環境のほうが進んでいると考えられよう。
　なお，Company of Heroesのスコアは，3DMark06のそれを踏襲したものになっていたので，今回はグラフの掲載を割愛する。別途サーバーにアップロードしておいたので，興味のある人はグラフ14の下に示したリンク先を参照してほしい。

• グラフ15　Company of Heroes（シングルカード）
• グラフ16　Company of Heroes（2-way SLI）
• グラフ17　Company of Heroes（3-way SLI）
• グラフ18　Company of Heroes：パフォーマンス向上率

純然たるゲーム機として使うなら2GBだが

これからを見越すなら4GBがメモリ容量の最適解か

　今回のテストにおいて，メインメモリ容量を増やすことでゲームのパフォーマンスが大幅に向上するという事例は確認できなかった。ただし，3-way SLI動作時においては，グラフィックスカードに予約されるメモリ容量が多くなるという理由によって，メインメモリ容量を増やすことに相応の価値が認められたのも確かである。理論的に考えて，Quad SLIや4-way CrossFireXといったハイエンド環境では，大容量メインメモリのメリットがさらに見えてくるはずだ。

　一方，64bit版OSを導入してまでメモリ容量8GBにする理由もなさそうである。64bit版実行ファイルが用意されているCrysisですら，メインメモリ容量8GBと4GBでスコア差は生じておらず，ゲーマーにとって，現時点でわざわざ（互換性やユーザー数など数々の不安を抱えた）64bit版OSを導入する積極的なメリットはない。64bit版実行ファイルが増えてくれば面白いかもしれないが……。

　以上を踏まえると，PCをシングルカードベースのゲーム専用機と割り切るのであれば，Windows XP，32/64bit Windowsを問わず，メインメモリ容量はとりあえず2GBで十分といえそうである。
　ただ，ここで留意しておきたいのは，価格が水物のメモリモジュール市場にあって，DDR2 SDRAMメモリモジュールが非常に安価となっていること。パソコンショップ アークの実勢価格でも，PC2-6400 DDR SDRAM 1GBモジュールの2枚セットが3000円程度から，ブランド品でも5000〜8000円程度で購入できる。（先述したPCゲームのお作法第8回でも述べられているとおり）メインメモリ容量はゲームだけでなく，あらゆる作業のパフォーマンスに影響するので，今後登場すると思われる，Crysis以上に負荷の高い3Dアプリケーションなどを見越して購入しておくと，Webブラウジングなど，ゲーム以外のPC操作全般が今すぐ快適になる可能性があるわけだ。
　その意味では，安価なうちに最低でも2GB，できれば4GBにまでアップグレードしておくのが得策だろう。