廉価ゲーミングコンソール代替の廉価PCを考える： 1. 検討編

動機

　第9世代ゲームコンソールが登場したのは2020年後半のことである。これは3年＝36ヶ月以上というムーアの法則でいえば2回分相当で、つまり集積回路の集積度は2倍×2回=4倍を達成できる計算になる。

　そこで、本稿のテーマは廉価ゲーミングコンソール（Xbox Series S）相当の性能を同価格帯のPCで代替できないか検討することとなる。
　2020年時点のPCでもフルスペックのゲーミングコンソールと同等以上の性能を達成することは可能だったが2倍程度の費用が必要だった。つまり本稿の検証内容とは、3年間を経て廉価PCの性能が底上げされて廉価ゲーミングコンソール相当の性能を同価格帯のPCで代替できないか？というものである。

　結論から言えば、机上のスペックに基づくと2024年現在どころか現在の路線のCPU/GPUでは3年先まで達成できそうにない。ただし、ユーザー体験というのは机上のスペックの話だけではないので、その辺りも併せて考えてみたい。

　尚、本稿では可能な限り高いコストパフォーマンスを達成するためAmazon・AliExpressなどのオンラインショップで販売されているAMD APU搭載PCをベースに検討している。

スペックの比較検証

　以下は比較的手頃なAMD製APUと、ローエンドのゲームコンソールとを比較したものである。一見して判るのは、RDNA2以降のAPUではスペックシート上ではXbox Series S相当の理論上の演算性能（GFLOPS）を達成可能だが、その一方でメモリー帯域が低くBytes/FLOPSは悪化し続けている。

		PC 7840HS		PC 7640HS		PC 7735HS/6800H		PC 5700U	Steam Deck	Xbox Series S
Price range		?	> EUR 500	?	?	?	> EUR 350	> EUR 200	EUR 450	EUR 250
SoC codename		Phoenix				Rembrandt		Lucienne	Aerith	Scarlett
CPU	uArch	Zen 4				Zen 3+		Zen 2
	core#	8		6		8		8	4	8
	Base freq	3800		4300		3200		1800	2400
	Turbo freq	5100		5000		4750		4300	3500	3400
GPU	uArch	RDNA3 780M		RDNA3 760M		RDNA2 680M		GCN5 Vega8	RDNA2	RDNA2
	CU	12 CU 768 SP		8 CU 512 SP		12 CU 768 SP		8 CU 512 SP	8 CU 512 SP	20 CU 1280 SP
	Base freq	800		800		400		300	1000
	Turbo freq	2700		2600		2200		1900	1600	1565
	GFLOPS (FP32)	8294		5324		3380		1900	1600	4000
Memory	Type	LPDDR5X-7500	DDR5-5600	LPDDR5X-7500	DDR5-5600	LPDDR5-6400	DDR5-4800	DDR4-3200	LPDDR5	GDDR6
	Config	x32 4ch	x64 2ch	x32 4ch	x64 2ch	x32 4ch	x64 2ch	x64 2ch	x32 4ch	x256
	Capacity	N/A		N/A		N/A		N/A	16 GB	10 GB
	Bandwidth	120.0 GB/s	89.6 GB/s	120.0 GB/s	89.6 GB/s	102.4 GB/s	76.8 GB/s	51.2 GB/s	88 GB/s	225 GB/s
B/F		0.0145	0.0108	0.0225	0.0168	0.0303	0.0227	0.0269	0.0550	0.0563

　あまり話題になることがないが、メモリーの性能とは大まかに「遅延」と「帯域」であり、膨大な数の座標データやテクスチャーなどを扱うGPU性能に関わるのは主に「帯域」の方である。
　ゲーミングコンソールやPC用dGPUで高コストながら広帯域のGDDR系メモリー256～512 bit幅で接続されているのはこのためで、上の表でもゲーミングコンソールではBytes/FLOP（B/F）が0.05以上が確保されている。これに対し、汎用的なPC用メモリーを使うAPUではメモリー帯域により性能が制限される。

　そもそも、Ryzen APUファミリーの場合、Zen世代～Zen3世代（2017～2022年）の5年間に渡ってGCN5系GPU最大8～11CUという構成で停滞してきたが、Zen3+世代"Rembrandt"～Zen4世代"Phoenix"/"Hawk Point"ではRDNA系GPUで理論上の演算性能は大幅に向上する一方でB/Fは大幅に悪化し続けている。DDR5/LPDDR5メモリーの採用によりDDR4/LPDDR4メモリー以上の帯域を確保できているが、AMD Ryzen APUファミリーのiGPUの性能向上がメモリー帯域の向上を上回っているためである。

　以下の表の通り、過去のRyzen APUではBytes/FLOPSが概ね0.02付近で設定されてきたが、RDNA3 iGPU搭載の"Phoenix"世代APUから0.01程度に大幅に悪化している。

Family		Example	GPU uArch	GPU perf (GFLOPS)	DRAM Spec	DRAM Bandwidth (GB/sec)	B/F
Ryzen 2000	Desktop	Ryzen 2400G	GCN5 Vega 11	1760.0	DDR4-2933 x 2ch	46.93	0.0267
	Mobile	Ryzen 2800H		1830.4	DDR4-2400 x 2ch	38.40	0.0210
Ryzen 3000	Desktop	Ryzen 3400G	GCN5 Vega 11	1971.2	DDR4-2933 x 2ch	46.93	0.0238
	Mobile	Ryzen 3780U		1971.2	DDR4-2400 x 2ch	38.40	0.0195
Ryzen 4000	Desktop	Ryzen 4700G	GCN5 Vega 8	2150.4	DDR4-3200 x 2ch	51.20	0.0238
	Mobile	Ryzen 4800H		1792.0	DDR4-3200 x 2ch	51.20	0.0286
Ryzen 5000	Desktop	Ryzen 5700G	GCN5 Vega 8	2048.0	DDR4-3200 x 2ch	51.20	0.0250
	Mobile	Ryzen 5980HX		2150.4	DDR4-3200 x 2ch	51.20	0.0238
Ryzen 6000	Mobile	Ryzen 6980HX	RDNA2 680M	3686.4	DDR5-4800 x 2ch	76.80	0.0208
Ryzen 7000	Mobile	Ryzen 7940HS	RDNA3 780M	8600.0	DDR5-5600 x 2ch	89.60	0.0104
Ryzen 8000	Desktop	Ryzen 8700G		8907.1	DDR5-5200 x 2ch	83.20	0.0093

　ところで、調べていくとRDNA3がスペックシート上の性能と実際の性能とが乖離していることに気付かされる（この辺りの詳細な検証は別記事にする予定である）。
　各メディアによる解説記事を見ると、RDNA3はRDNA2に比してCU内の演算ユニット数が倍増しており、同じCU数なら2倍の理論上の演算性能を発揮することになっている（参考：ASCII.jp・4Gamer）。このため、RDNA2世代のRadeon 680MとRDNA3世代のRadeon 780Mとでは同じ12 CUだが理論上の性能が2倍となっている。ところが、実性能では780Mと680Mとでは2倍も性能差は見られずGPUの動作速度向上とメモリー帯域の向上で説明がつく程度に留まっている。

　以下はレビューサイトNotebookCheckに掲載されている3DMarkのGPU周りのスコアを抜き出したもので、RDNA2世代はGCN5世代・RDNA3世代はRDNA2世代と比較した伸び率を記載してある。

3DMark	Theoretical Performance (GFLOPS)	Time Spy Graphics	Ice Storm Unlimited Graphics	Cloud Gate Graphics	Fire Strike Standard Graphics
7840HS (RDNA3 780M) vs 680M	8294 (+145%)	2642 (+19%)	430970 (+31%)	44721 (+10%)	7526 (+13%)
7640HS (RDNA3 760M) vs 680M	5324 (+58%)	2116 (-4%)	N/A	41767 (+3%)	6142 (-7%)
7735HS (RDNA2 680M) vs Vega8	3380 (+78%)	2221 (+92%)	329446 (+23%)	40724 (+51%)	6660 (+81%)
5700U (GCN5 Vega8)	1900	1156	267505	26945	3677

　Vega8→680MはiGPU単体で理論上+78%の性能向上なのでシステム全体の実測値で+23%～+92%・平均+61％の性能向上ということで順当な結果となっているが、680M→780Mは理論上+145％の性能向上ながら+10％～+31％・平均+18％の性能向上に留まる。確かに性能は向上しているのだが、理論上の性能向上幅からすると疑問が残る数字となっている。

　メモリー帯域の狭さによって性能向上が制限されているのでは？という疑問もあろうが、それは恐らく違う。なぜなら理論上ではGPU性能もメモリー帯域も上のはずのRyzen 7640HS（Zen 4 6コア＋Radeon 760M）はRyzen 7735HS（Zen 3 8コア＋Radeon 680M）に比して0～10％ほど劣っているからである（Ryzen 7640HS vs 7735HS・Radeon 760M vs 680M）。
　恐らく、筆者の想像ではRDNA3には2種類のバージョンが存在し、下位モデルの構造はRDNA2と同等構成の改良版ではないかと想像している。実際、RDNA3＝演算性能がRDNA2の2倍と想定しないならば780M・760Mの理論上の性能は680M比でそれぞれ＋23％・－21％で、メモリーの性能向上も鑑みれば、それぞれ＋10～＋35％・－10～0％というのは概ね順当な数字に思える。

Ryzen 7735HS

　スペックシート上の比較検証と説明は上述の通りだが、実際に実験する検証用マシンとしてRyzen 7735HS搭載機を使用することとする。

　本稿の企画の趣旨からすると、2022年初頭に登場したAPUを採用というのもおかしな話だが、Ryzen 7840HS搭載PCは実際の性能が+10～35％ほど上回る一方で価格もRyzen 7735HS搭載PCの+45％程度・Xbox Series Sの約2倍ほど高価なため趣旨に反すると判断したためである。

　次回はRyzen 7735HS搭載PCのゲームコンソール化を行っていきたい。