「グラフィックスメモリを3.5GB以上使う局面で，GTX 970の性能が低下する」現象を，実際に確認してみた

GTX 970 GPU

　2015年1月26日の記事でお伝えしたとおり，NVIDIAは，「GeForce GTX 970」（以下，GTX 970）において，グラフィックスメモリの使用量が3.5GBを超えると性能が大きく低下するとして，海外で注目を集めていた問題，いわゆる「GTX 970 3.5GB VRAM Issue」についての公式見解を示した。

　そもそもこの問題は，GTX 970の発表後，2014年10〜11月くらいから，少しずつ話が大きくなっていったものである。
　「GTX 970で，グラフィックスメモリ容量が4GBであるにもかかわらず，実際には3.5GBしか使われていない」という指摘が最初だったように記憶しているが，この問題は「Middle-Earth: Shadow of Mordor」でとくに顕著な傾向として確認されるという話になり，その後，グラフィックスメモリ使用量が3.5GBを超えるあたりで，フレームレートが急激に低下するという，具体的な話につながっていった。その後はSteamの掲示板や，GeForce.comの掲示板に飛び火し，いくつかのメディアが検証も開始。そして，とうとうNVIDIAが公式見解を出すに至る，という感じである。

　では，その「公式見解」とは何かだが，GTX 970と，その上位モデルである「GeForce GTX 980」（以下，GTX 980）では，メモリコントローラ周りの仕様こそ，64bit×4で共通ながら，GTX 970では，グラフィックスメモリとのクロスバー接続数がGTX 980よりも少なくなっている。そのため，演算ユニットたる「Maxwell Streaming Multiprocessor」から管理できるグラフィックスメモリの容量に，3.5GBのところでいったん区切りを入れてあるのだそうだ。
　そのため，3.5GBを超えるグラフィックスメモリ容量が要求された場合，GTX 970では“追加の0.5GB”へアクセスする必要が生じ，結果として，GTX 980比で1〜3％の性能低下が確認されるという。

　では，その主張は正しいのか。そしてそもそもGTX 970 3.5GB VRAM Issueは起きているのか。ざっと確認してみたい。

GTX 970 3.5GB VRAM Issueは確かに存在

ゲームでの性能低下率はNVIDIAの主張どおり

　というわけで，テスト環境は表のとおり。用いたグラフィックスドライバは，現時点での最新バージョンとなる「GeForce 347.25 Driver」だ。


　NVIDIAは，「Battlefield 4」（以下，BF4）において，解像度3840×2160ドットの2x MSAA設定時に，グラフィックスメモリ使用量は3.5GBを下回り，逆に，ドライバレベルのスーパーサンプリング機能を用い，「Dynamic Super Resolution」（以下，DSR）で「DSR Factors」を135％に設定すると，3.5GBを超えるとしている。そこで今回は，4Gamerのベンチマークレギュレーション16.0に準拠する形で，4x MSAAを適用する「高負荷設定」を選択のうえ，DSR Factorsを弄って，グラフィックスメモリ使用量を変化させながら，BF4のテストを行うことにした。

　選択したDSR Factorは，100％（3840×2160ドット，DSR無効）と，150％（4703×2645ドット），200％（5431×3055ドット）の3パターン。150％設定でおそらく，200％設定時ならほぼ確実に3.5GBを超えるグラフィックスメモリ使用量になるという推測に立っている。

Nai’s Benchmarkはコマンドラインから実行するタイプのアプリケーションだ

　さて，BF4のテスト結果を参照する前に，この問題を確認するためのテストとして海外で広く使われている「Nai’s Benchmark」を使って，GTX 970 3.5GB VRAM Issueとは何なのかを確認しておきたい。
　「vRAMBandwidth」とも呼ばれるこのベンチマークツールは，グラフィックスメモリとL2キャッシュの帯域幅を見ることができるものだ。ここでは，比較対象機となるGTX 980リファレンスカードともども，表2，3にその結果をまとめたが，GTX 970では，「3200 MiByte to 3328 MiByte」以上で，急激にグラフィックスメモリとL2キャッシュの帯域幅が低下しているのが分かるだろう。
　GTX 980では生じていない，GTX 970のみの問題ということで，これがGTX 970 3.5GB VRAM Issueということになる。


　では，BF4において，この問題はフレームレートにどう影響しているだろうか。グラフ1〜3は，DSR Factor設定ごとに，GTX 970とGTX 980の平均および最小フレームレートを比較したものだ。

　すると，グラフィックスメモリ使用量が常時3.5GBを超えるDSR 200％設定時だと，対GTX 970は，DSR 100％設定時に対し，平均フレームレートで約38％，最小フレームレートで約35％までスコアが低下している。
　GTX 980だと順に41％，39％なので，両者の違いは3〜4％。少なくともBF4に関していえば，おおむねNVIDIAの言い分どおりの結果を確認できたことになる。


　ちなみにグラフ4，5は，テスト中のグラフィックスメモリ使用量とフレームレートのそれぞれ推移をまとめたものだ。前者は「GPU-Z」（Version 0.8.1）を使って計測しているが，ここでは，GTX 970でDSR Factorを200％に設定したときのスコアに注目してほしい。GTX 980では終始13fps前後なのに対し，GTX 970では，グラフィックスメモリ使用量が3700MB台後半に達する突破する22秒前後を境にして，明らかにフレームレートが低下している。

※グラフ画像をクリックすると，詳細なデータがまとまった表4，5を表示します。それを見ると分かりますが，DSR 200％設定時にグラフィックスメモリ使用量は4096MBに達してしません

　とはいえ，DSR 200％では，GTX 980でも平均13.0fpsしか出ていないわけで，そもそも満足にプレイできるものではない。要するに，BF4では，グラフィックスメモリ使用量が3.5GBを超えるような局面であれば，先にGPU自体の性能が頭打ちになり，GTX 970 3.5GB VRAM Issueの影響は限定的になるというわけだ。

GTX 970搭載カードで採用されるGDDR5メモリチップ。メモリチップの仕様だけでなく，接続インタフェースも含め，GTX 980とメモリ周りの仕様は同じだと思われていたが……

　そのため，先の記事でもまとめにあるとおり，大多数のゲーマーにとって，GTX 970 3.5GB VRAM Issueが問題となる場面はあまりないということになるはずだ。懸念があるとすれば，多くのテクスチャMODを導入するケースくらいであるように思われる。
　ただ，NVIDIAが「明らかにスペックが異なるにもかかわらず，『GTX 980とGTX 970でメモリ周りのスペックは同じ』としていた」ことは，やはり問題だ。フォーラムで見解を述べて終わりにすることなく，エンドユーザーへの説明責任を果たすべきではないだろうか。

GTX 970 3.5GB VRAM Issueに対するNVIDIAの公式見解（英語）