FPSプレイヤーが選ぶゲーマー向けディスプレイ市場で主流となりつつある,垂直リフレッシュレート120Hzあるいは144Hz以上に対応した製品との相性がよいのも大きな特徴となっている。高いリフレッシュレートだとVsync有効時にも入力遅延が下がるというのはよく知られているが,Overwatchの場合はむしろそれ以上に「相手の動きが見やすくなる」というのがポイント。身体の向きや肩の挙動などから次の動きを予測しやすくなるため,Overwatchは,より高速なディスプレイと組み合わせたほうがいいのだ。基本的には描画負荷の低いタイトルだけに,高いフレームレートを狙いやすいが,そんなOverwatchにおけるゲーム側のグラフィックス設定は以下のとおりとなる。項目数は多いものの,テストにあたって行っているのは,画面やフレームレートの設定を除くと,「オプション」の「グラフィック品質」から,あらかじめ用意されたプリセットを選択するだけである。ATMOS:OFFOverwatchでは,「エピック」「ウルトラ」「高」「NORMAL」「低」と5つのプリセットが用意されているが,レギュレーション20世代では基本的にウルトラプリセットを利用する。描画負荷が大きいエピックを用いないのは,プレイヤーの大半がグラフィックスの品質よりも高いフレームレートを望んでおり,その観点から,グラフィックス品質とフレームレートのバランスでは,ウルトラが最も実用的と判断したためだ。エントリークラスのグラフィックスカードやCPUに内蔵されたグラフィックス機能をテストする場合には,ウルトラよりも描画負荷が2段階低くなるNORMALを使用する。ウルトラプリセット選択時に自動設定されるグラフィックス設定こちらはNORMALプリセット選択時の自動設定内容だグラフィックス設定で注意しなければいけないのは,「フレームレート上限を設定」を「カスタム」に変更し,「フレームレート上限」を最大値の「300」に指定する必要がある点だ。初期状態では「フレームレート上限を設定」が「ディスプレイ依存」に設定され,Vsyncが有効になるため,テストにあたっては,スライドバーを最大まで動かして,Vsyncを明示的に無効化する必要がある。実際にどんなテストを行うかだが,Overwatchにベンチマークモード的なものは用意されていないため,今回は「トレーニング」の「練習場」を利用する。練習場では,BOTが決まった動作を繰り返し行っているだけなので,これらを倒しながら一定のルートを1分間進み,その間の平均フレームレートと最小フレームレートをFrapsで取得するという流れだ。「実際に操作する」という不確定要素があるため,テストの1条件あたり2回連続してプレイを行い,その平均をスコアをとして採用することになる。詳細な実行手順は以下のとおりである。●実行手順Frapsからベンチマーク計測時間を60秒に設定Overwatchを起動する「オプション」の「ビデオ」からグラフィックスや解像度などのゲームのオプション設定を行う「トレーニング」から「練習場」を選択ヒーローに「D.Va」を選ぶシーンが始まり,操作可能になったらFrapsによる計測スタートBOTを倒しながら一定の経路を移動し,60秒経過させる[Esc]キーを押してプレイを中断3.以降を,設定変更しながら繰り返す普通にプレイすることだけを考えるのであれば,最小フレームレート40fpsを確保できる平均60fps以上あれば十分だ。最小フレームレートが60fps以上であればなお快適にプレイできるので,ミドルクラスGPU搭載環境であればこれを実現できる平均80fpsあたりが合格ラインとなるだろう。高リフレッシュレート対応ゲーム。ハイスペックなGPUを搭載する環境では,最小で120〜144fps程度をを期待できる平均165fps以上を目指したいところだ。CPU性能は,2コア4スレッドタイプのCPUであれば十分。2コア2スレッドタイプのCPUの場合は,ざっくり1割程度パフォーマンスが低下することを覚悟しておきたい。BATTLEGROUNDS」(以下,PUBG)は,離島に集う最大100名のプレイヤーが最後の1人になるまで戦い続けるという,バトルロイヤルTPSだ。ゲーム性はもちろんのこと,ゲーム実況との親和性の高さも相まって,早期アクセス期間であるにも関わらず,世界規模で人気となっているタイトルだ。日本でも日夜,“ドン勝”を求め,多くのプレイヤーが参戦している。4」(以下,UE4)。11ベースのタイトルとなる。Driver」でSLIに対応した一方,2017年7月時点でAMDは未サポートとなっているので,この点は注意が必要だろう。テストにあたってのグラフィックス設定は以下のとおり。PUBGにおけるグラフィックス設定オプションへは,メイン画面右上に見える歯車アイコンをクリックすることでアクセスできる。ここで注意する必要があるのは,「PUBGにはVsyncに関する設定項目がない」こと。Settings」などから,Vsyncを明示的に無効化しておく必要がある。Settingsなら「プロファイルグラフィック」の「垂直リフレッシュを待機」から,それぞれ無効化可能だ。に低」から選ぶだけである。事前に検証した限り,PUBGの描画負荷は相応に大きい。ユーザーのほとんどが描画品質よりもフレームレートの高さを重視する傾向にあることから,レギュレーション20世代では高プリセットをメインにテストを行っていく。エントリークラスのグラフィックスカードや,統合型グラフィックス機能をテストする場合には,必要に応じて低プリセットも利用し,その場合は記事内で断ることになるだろう。低プリセット選択時の自動設定内容で,テストはどう行うかだが,PUBGにはベンチマークモードが用意されていない。そこで実際にゲームへ参加することになるわけだが,冒頭でも述べたとおりPUBGはバトルロイヤルなので,ほかのプレイヤーに倒された時点でテストが中断してしまう。そこで,ほかのプレイヤーが集まりにくい「ソスノフカ島」の南側にある丘陵地帯を西から東へ,道路に沿って進むという,固定ルートを選択することにした。テストが中断する可能性をできる限り抑制しようというわけである。実際に操作を行う都合上,グラフィックス設定条件あたり2回テストを行って,その平均をスコアとして採用する。テストにあたっては,テスト開始ポイントへ毎回移動する必要がある点は注意してほしい。以上を踏まえた実行手順は以下のとおりだ。●実行手順Frapsからベンチマーク計測時間を60秒に設定PUBGを起動するグラフィックスや解像度などゲームのオプション設定を行う[PLAY]をクリックし,ゲームを始めるマッチングが終了してゲームが始まったら,ソスノフカ島に最も近い場所で輸送機から飛び降りるソスノフカ島南部の,テスト開始ポイントまで移動Frapsによる計測をスタート60秒間,プレイヤーキャラクターを真っすぐ東に移動させる6.〜8.を再度実行[Esc]キーを押して「設定」を選び,解像度を変更しながら,6.〜9.を繰り返すフレームレートは,マトモにプレイしたいなら最小フレームレートで60fpsは欲しいところで,その場合,平均70fps以上の獲得が目安となる。ハイクラスのグラフィックスカードなら最小120fps以上......と言いたいところだが,前述したようにPUBGは描画負荷がかなり高いため,あまり現実的ではない。そのため現時点では,比較的高いフレームレートが稼げる目安として,最小フレームレート80fps以上,平均フレームレートでは100fps以上を合格ラインとしておきたい。ちなみにCPUは,今日(こんにち)的な動作クロックのクアッドコアモデルであれば,その性能が全体の足を引っ張ることはないと考えていい。デュアルコアCPUの場合,2コア4スレッド対応モデルならスコアの低下は見られない一方,2コア2スレッド対応モデルだとベンチマークスコアは最大で約1割弱低下する。Reconシリーズの最新作だ。Ubisoft史上最大と言われる広大なフィールドを舞台とした,オープンワールドのTPSである。4などへ向けたマルチプラットフォーム対応を果たしたエンジンだ。前世代の「AnvilNext」エンジンで初採用となったグローバルイルミネーションやリフレクションマッピングといった主だった機能を継承しつつ,今日(こんにち)的な仕様を獲得したものという理解でいいだろう。そんなWildlandsのテストにおけるグラフィックス設定は以下のとおり。項目数は多いものの,「設定−グラフィック」の「プリセット」から一括で変更が可能で,レギュレーション20世代でもこのプリセットを用いることになる。5つだが,レギュレーション20世代では,描画設定が高い「ウルトラ」をメインで利用する。エントリークラスのGPU以下を対象とする場合には,それより3段低い「中」を使うこともあるので,この点は注意してほしい。ウルトラプリセット選択時における詳細項目そしてこちらが中プリセット選択時さて,テスト方法だが,Wildlandsには標準でベンチマークモードがあり,「設定−グラフィック」でキーボードの[B]キーを押せば起動できる。ベンチマークモードのデモシークエンスは,フライバイ(flyby)で村の中から崖上の建物へと向かい,それを見下ろすまでのシーンを描くものだ。テスト中は画面の右下で,そのときどきのフレームレートやCPUとGPUの使用率,それにシステムメモリとグラフィックスメモリの使用量,GPUの温度を表示し,最後に最小,平均,最大それぞれのフレームレートを示すというものになっている。事前検証した限り,フレームレートのばらつきはそれほど大きくないが,それでも誤差程度には生じるため,ベンチマークレギュレーションでは,平均フレームレートの2回の平均をスコアとして採用することとした次第だ。いうわけで,実行手順は以下のとおりとなる。「解像度」を設定キーボードの[F]キーを押して変更を適用する「設定」の「グラフィック」にある「プリセット」を設定[F]キーを押して変更を適用する[B]キーを押してベンチマークを実行ベンチマーク終了後に表示される「平均FPS」と「最低FPS」を記録する7.〜8.を再実行。2回実行し,その平均をスコアとして採用する3.以降を解像度などを変更しながら繰り返すベンチマークテスト結果表示画面Wildlandsの場合,グラフィックス品質の割に描画負荷はそれほど高くない。それを踏まえ,快適にプレイできるラインとして,最小フレームレート40fps程度を期待できる平均50fpsを合格ラインとして設定したい。ハイエンド環境の場合は,多くの局面で最小50fpsをクリアできる平均60fpsがターゲットだ。Wildlandsは2コア4スレッド対応のCPUで十分な性能を発揮でき,それ以上は物理コア数や対応スレッド数を上げてもベンチマークスコアはほとんど向上しない。2コア2スレッド対応のCPUだと,性能はざっくり3割程度落ちることを確認できた。紅蓮のリベレーター」(以下,紅蓮のリベレーター)は,スクウェア・エニックスがサービスしているオンラインRPG「ファイナルファンタジーXIV」の拡張パック第2弾である。9.0cをサポートする点は変わらないながらも,グラフィックス品質(そして描画負荷)が上がっている。ベンチ)を用意し,エンドユーザーの環境で紅蓮のリベレーターをプレイできるかどうかの判断を行えるようにしている。レギュレーション20世代で用いるのは,まさにこの新しいベンチマークソフトだ。ベンチでは,水面の反射がキャラクターなどに映り込むエフェクトである「照り返しの表現」が設定項目として加わった。11のみといった具合に,従来から変更が入っている。ベンチを使ってテストをするにあたってのグラフィックス設定は以下のとおりとなる。ベンチも,「グラフィック設定プリセット」でプリセットを選択すれば,各設定項目はそれに合わせて変更される。プリセット以外は,「ディスプレイ設定」以下を確認する程度という理解でいい。選択するプリセットは基本的に,最も高い画質を期待できる「最高品質」だ。CPU統合型のグラフィックス機能やノートPCのテストでは,デスクトップPCとノートPCで仔細が若干異なる「標準品質」を選択する場合もあるだろう。その場合はどのプリセットを選択したか本文で明記することになる。ベンチで追加された「照り返しの表現」が「標準品質」という設定で有効になるテスト方法は,ベンチマークをただ実行するだけだ。ベンチから短くなったものの,ベンチマークとしてはまだまだ長く,それゆえスコアも大きくブレにくい。ベンチの時と同様に,テスト試行は1回のみとし,その結果として表示される整数値のスコアと,同時に記録されるレポートファイルにある平均フレームレートを採用する。残念ながら最小フレームレートは確認できないため,それだけはFrapsから取得する格好だ。それらを踏まえたテスト方法は以下のとおりとなる。●実行手順ベンチマークソフトを起動する「設定変更」を選択し,設定変更画面へと移行する「グラフィック設定1」タブのグラフィック設定プリセットを適宜選択する「ディスプレイ設定」タブの「画面解像度プリセット」から解像度を選択[OK]ボタンをクリックし,メニューへと戻る[スタート]ボタンをクリックし,ベンチマークテストを実行ベンチマークの実行と同時にFrapsによる計測をスタートリザルト画面でFrapsによる計測を停止するテスト終了後に表示されるスコアを記録する「レポート出力」をクリックし,平均フレームレートを記録するFrapsの出力ファイルから最小フレームレートを記録する2.以降を,グラフィック設定プリセットと解像度を変更しながら繰り返すスコアの見方だが,スクウェア・エニックスは以下のような指標を示している。ベンチでは得られる平均フレームレートが低くなっている。ベンチだと同じスコアで48fps前後だ。それを踏まえたひとまずの合格点は,スクウェア・エニックスの指標どおりのスコア7000とするが,ハイエンド環境では平均60fps以上を狙えるスコア8500以上を目標にしたいところである。組み合わせるCPUのほうだと,4コア8スレッド対応モデルまでは,対応できるスレッド数に応じてスコアが伸びていく。逆に2コア2スレッドでは4コア8スレッドに対してスコアは3割ほど低下する。ベンチの特徴と言っていいだろう。Games発売元:日本マイクロソフト価格:6400円(税別)発売日:2016/09/29Xbox独占タイトルとして長らく知られてきたForzaシリーズ。本作が採用するゲームエンジンは,Forzaシリーズ専用となる「ForzaTech」の最新バージョン。12のみをサポートすることで,従来よりも表現力が向上したというのがウリとなっている。290X」以上と,いわゆるクルマ系ゲームタイトルとしては,そのハードルはかなり高い。3におけるグラフィックス設定は以下のとおりとなる。「設定−ビデオ−基本設定」以下にある「ダイナミックオプティマイゼーション」が「ON」のままだと,自動的にグラフィックス設定が変更されてしまうのでここを「OFF」に変更する必要があるのと,「フレームレートスムージング」を有効化するとGPUごとの違いが小さくなる傾向が見られるため,やはり「OFF」にする必要があるのと,可変フレームレートを有効化するため「フレームレート」を「アンロック済み(VARIABLE)」にする必要があるのは,レギュレーション19世代と変わらずだ。音声音量:任意クルマ音量:任意タイヤ音量:任意GPS音声:ONラジオDJ:ONクラクション:ONマイク:ON設定−ビデオ−基本設定グラフィックス描画設定のプリセットは「設定−ビデオ−詳細設定」以下にあり,ここから「ウルトラ」「ハイ」「ミディアム」「ロー」を選択できる。レギュレーション20世代で主に選択するのは,最も描画負荷の高い「ウルトラ」だ。エントリークラスのGPUや統合型グラフィックス機能のテストを行うときは「ミディアム」を選択することもあり,その場合は記事内で適宜お断りすることになる。3では,ベンチマークモードが用意されていないため,実際のゲームシーンをテストに利用することになる。PARADISEフェスティバルサイト」近く,海岸沿いを走る一直線の道路だ。この道路の両端には速度のランキングを行う「スピードゾーン」が2か所あり,片方のスピードゾーンに進入したところで計測を開始すると,もう片方のスピードゾーンに差し掛かったあたりでちょうど1分となるから,ここを使おうというわけである。一直線なので,基本的にアクセル操作だけで済むが,とはいえ他車の動きは毎回異なる。そこで今回は,事前に,スピードゾーンの行き帰りでフレームレートに大きな違いが生じないのを確認のうえ,往復それぞれでOCATからフレームレートを計測し,両者の平均値をスコアとして採用することにした。3のテスト見本1つ注意が必要なのは,天候が変化し,雨が降るとフレームレートに大きな変化が生じるということだ。そのため,雨が降っている場合はしばらく時間を置き,晴れもしくは曇りになるのを待つ必要がある。以上を踏まえた実行手順は以下のとおりだ。PARADISEフェスティバルサイト近くのスピードゾーンに移動する南に車を向け走りだすのと同時にOCATによる計測をスタート操作しながら60秒経過させる車を反転し,走り出すのと同時にOCATによる計測をスタート操作しながら60秒経過させる[Esc]キーを押してプレイを中断3.以降を,設定変更しながら繰り返すフレームレートは,快適にプレイする前提に立つと,最小フレームレートは20fps以上ほしいところで,平均フレームレートでは40fpsが合格ラインということになる。最小フレームレートで40fpsくらいを確保できると,カク付き感は減るため,この「最小40fps」を実現できる平均60fpsが,ハイクラス以上のGPUにおける合格ラインということになるだろう。3はSLIおよびCrossFireをサポートしていない。ちなみに,CPUは物理コア数が4以上であれば,スコアに大きな違いは出ない。2コア4スレッドのCPUだと若干スコアは落ち気味になるものの,それほど致命的な違いにはならない印象である。採用アプリケーション一覧に戻る■コラム:OCATおよびFrapsの使い方4Gamerでは長らく,ベンチマークモードを持たないゲームタイトルのテストにあたって,「Fraps」によるフレームレート計測を行ってきた。12)やVulkanといった,新世代のグラフィックスAPIを採用するタイトルに対しては,Frapsを利用することができない。12やVulkanのベンチマークに特化したツールだからだ。Seconds」に計測時間を秒単位で入力する。デフォルトは60なので,1分間の測定であれば変更する必要はない。summary」にチェックが入っていないと,平均フレームレートがログファイルに記録されないので,チェックが入っているかどうかは確かめておいたほうがいいだろう。フレームレート計測を実行するには,まずOCAT上で右下の[Start]をクリック。その状態で計測対象のゲームを起動する。すると,ゲーム画面の右上にフレームレートとフレーム時間がリアルタイムで表示されるようになる。中には表示されないゲームもあるのだが,その場合でもOCATは動作しているので計測には問題はない。あとは適切なタイミングで[F11]キーを押せば,フレームレートの計測が始まるという流れだ。Hotkey」から変更できる。フレームレート」「平均フレームタイム」「フレームタイムの99%パーセンタイル値」の3つ——が表示される。フレームタイムのリアルタイム表示が行われないゲームでは計測結果も表示されないので,「C:\ユーザー\(ユーザー名)\ドキュメント\OCAT\Recordings」に書き出されるcsv形式の概要データファイルを参照する必要がある。テストを繰り返すと,概要データファイルに結果が次々と書き足されていくので,結果が上書きされるようなことはない。9といったゲームでは,これまでと同様にFrapsを用いてフレームレートの計測を行う。Frapsは,DirectX/OpenGLで動作するアプリケーション向けのキャプチャソフトだ。フルバージョンは29.95ドルするシェアウェアで,4Gamerではボリュームライセンスを取得して利用しているが,開発元であるbeepaのWebサイトからダウンロードできる無料の体験版でも,フレームレートの計測は行える(※キャプチャ周りには制限が入る)。インストールしたら,フレームレートの計測前にFrapsを起動。after」直後にある入力ボックスに,秒単位で数値を入力する。4のベンチマークテストを行うなら,「60」と入力すればいい。続いて「MinMaxAvg」にチェックを入れ,最少/最大/平均フレームレートがログに書き出されるようにしておく。フレームレート計測を実行するには,まず,Frapsを最小化して,その状態で計測対象のゲームを起動する。すると,画面の隅に黄色の数値が表示されるはずだが,それがリアルタイムで計測されるフレームレートだ。Hotkey」で変更可能)を実行すればいい。ベンチマーク計測中はリアルタイムのフレームレート表示が消え,設定した時間が経過すると計測が終了して,再びフレームレートが表示されるようになる。ログファイルはFrapsをインストールしたフォルダ以下,「\benchmarks」の中に保存されるようになっており,上書きされることはない。採用アプリケーション一覧に戻るCPU性能検証CPU性能検証は,レギュレーション21世代以降で確定させる予定だ。それまでの間,テスト方法は記事ごとに言及,解説することになる。PRO」を使ってシステム全体の消費電力を記録し,各アプリケーションベンチマーク実行時の最大値をスコアとして採用してきた。PROを使い続けたいと考えている。PROで計測した消費電力値は,グラフィックスカード単体,あるいはCPU単体の消費電力値ではない。PROを用いても,それらの消費電力は間接的にしか窺うことができないのが難点だ。そこで4Gamerでは,可能な限りGPUもしくはCPUそのものに近いスコアを取ろうと,いろいろ試行錯誤を重ねてきた。以下,その結果を具体的に紹介してみたい。Express(以下,PCIe)補助電源により電力を賄(まかな)っている。Gen.3のx16カードの場合,最大75.9Wの電力供給を受けられる仕様なので,そちらを無視するわけにはいかない。そもそも,エントリークラス以下のグラフィックスカードだとPCIe補助電源コネクタを持たないことのほうが多かったりもする。いうわけなので,グラフィックスカードの消費電力を測るうえで厄介なのはPCIeカードスロット経由の電力供給ということになる。x1部分に集中している。A』とする」という決まりがある。それに合わせて具体的なアサインを見たものが表だ。コネクタの裏表に+3.3Vライン合計4本と+12Vライン合計5本があるが,「3.3Vaux」はスリープ時待機電力用で,グラフィックスカードの稼動状態では使われない。したがって+3.3Vラインは実質3本ということになる。どのように測定するにせよ,PCIeコネクタから+3.3Vの3本と+12Vの5本を引き出さなければどうにもならない。これが「グラフィックスカードの電力測定」における最大のハードルだ。やって引き出すかだが,今回は最もお手軽に「PCIe延長ケーブルから引き出す」方法を使うことにした。Aそれぞれに線ピッチ1.27mmのUL規格を採用した「普通の」フラット型となっているため,ターゲットのラインを切って引き出す作業は割と容易だ。Aいずれもフラット型なので,目的のラインを引き出すのは容易そう実際に引き出した例がこれ。線を途中で切って引き出すだけの作業である写真のように引き出すことさえできれば,+3.3Vラインと+12Vラインそれぞれの電圧と電流を測定し,PCIeスロット側の消費電力も知ることができるだろう。●電流を測る方法は?線を引き出して電流を測る方法はどうするかだが,電流を測る方法としては,ざっくり以下のような選択肢がある。磁石と可動コイルを使い,コイルに生じる磁界と磁石の相互作用で電流に比例して針が動くアナログ測定器のことを電流計という。電流が流れる電線をクランプ(clamp,挟むこと)し,非接触で電流を測る測定器。電線をつなぐ必要がないという実に便利なものだ。交流の場合は電磁誘導を使い,直流では電線に生じる磁界の強さをセンサーを使って検出して電流を得る。抵抗値が分かっていれば抵抗の両端電圧を計測することにより電流値を把握可能だ。抵抗を使って電圧を測る場合,電圧降下が生じるというトレードオフがある抵抗を使った電流測定。電池のマークが電源だ。「Device」に電流Iが流れるとき,抵抗Rの両端にR×Iの電圧が生じる結論から言うと,今回選択したのは3.の,抵抗を用いた測定だ。上でも指摘しているとおり,抵抗を使う場合には電圧降下による影響から逃れられないが,実のところ,「被測定対象に影響を与えることなく測定を行うのは不可能」という,物理世界における深遠な掟からは,電流測定も逃れることができない。影響がないようにも思える非接触式クランプメーターによる測定でも,影響は皆無ではなかったりする。いずれにせよ,1.と2.ではグラフィックスカードの消費電力測定に向かない以上,選択肢は1つしかないということになる。テスト手段は決まったが,この場合,できるだけ小さな値の抵抗を使って,測定に伴う電圧降下をできるだけ小さくするのがベターだ。抵抗値の誤差が小さいことも重要な要件となるが,この条件を満たす電流測定用抵抗としては「シャント抵抗」が市販されているので,それを使うことになる。シャント抵抗は,たいていの場合,抵抗値がミリΩオーダー(※1000分の1Ω台あるいはそれ以下)なので,抵抗両端に発生する電圧は微小だ。いった微小な電圧をそのまま測るのは難しいため,計測にはオペアンプ(OPAMP)や電流センスアンプといった増幅器を使う必要があるのだが,そのとき問題となり得るのが0Vの基準点,一般に言うGND(グランド)である。抵抗を電源供給側に入れて電流測定を行うことを「ハイサイド電流測定」と言うが,抵抗の両端は被測定対象のGNDに対して電源電圧からシャント抵抗の降下電圧を引いた分だけ浮く(=高くなる)。そのため,何の工夫もしない場合,増幅器のGNDは被測定対象のGNDから浮く格好になり,ここが問題になり売るのだ。ハイサイド電流測定の例。Deviceに対してプラス側に入れた抵抗の降下電圧を,△マークで示したアンプで増幅し,電圧をアナログ/デジタルコンバータ(ADC)でデジタル化する。アンプ以降は,おおよそ電源電圧分だけ,被測定回路のGNDから浮いているたとえばオペアンプの出力をアナログ/デジタル変換し,PCでその数値を表示するというケースを考えてみよう。PCが1台しかなく,被測定対象を「数値を表示するPC」に使うとすると,オペアンプ→アナログ/デジタル変換側のGNDは,PCのGNDより電源電圧分浮いているので,単純に接続するとショートする。GNDの電位差を避けるには,非測定対象のGND側に抵抗を入れて電流を測る「ローサイド電流測定」という手がある。PCIeは前述のとおり+3.3Vおよび+12Vという2系統の電圧源を持ち,2系統のGNDは共通だ。したがって,ローサイドの電流を測っても,消費電力を求めることができない。PCIeの場合はハイサイドで測るしかないのだ。抵抗を非測定回路のGND側に入れて電流を測る,ローサイド電流測定の例。この方法だとGNDの電位差は生じないものの,PCIeデバイスは2つの電圧源があるため,電流量だけ計測できても消費電力を求められない精密なシャント抵抗を用意してGNDを分離して......というのを真面目にやると結構面倒だが,便利なものが売られていた。ストロベリー・リナックスが扱っているINA226isoシリーズだ。Instruments製IC「INA226」と,I2C入出力を電気的に分離するI2Cアイソレータを載せたモジュールだ。I2Cを通じてデータを受ける側のGNDはアイソレータで分離されるため,ハイサイドでもローサイドでもGNDの電位差を気にすることなく使える。INA226isoシリーズには4モデルあるのだが,PCIeスロット経由の+3.3Vは最大3A,+12Vは最大4.4Aに対応し,シャント抵抗0.2mΩで標準仕様の最大20Aタイプで十分に対応できるため,今回はそれをチョイスした次第である。INA226iso標準タイプ。Devices製I2Cアイソレータ「ADC3260A」も載っている一方,PCIe補助電源のほうをどうするかだが,こちらは前述の通りクランプメーターで電流を測るという手もある。INA226isoシリーズを使えば電圧の測定も同時に可能という利点があるので,PCIe補助電源のほうの計測でもINA226isoシリーズを使うことにした。PCIe補助電源の電圧は+12Vなので,INA226iso標準モデルを使った場合,最大240Wまで対応可能になる。実際にはINA226iso標準モデルでも30A程度まで測れないことはないが,やはりマージンがないのは厳しい。いうわけで,PCIe補助電源のほうには100Aまで対応できる「INA226iso-100」を使う。これなら,将来登場するかもしれないモンスター級のグラフィックスカードでも対応できるだろう。こちらが100AタイプのINA226iso-100。基板上にはシャント抵抗がなく,ごつい100Aにも耐えるシャント抵抗が別途,付属している。上で「INA226isoのインタフェースはI2C」とサラッと述べたが,I2CはLSI間でデータのやり取りを行う簡易シリアルインタフェースとして広く利用されている。Bus(SMBus)の物理インタフェースがI2Cだったりする。INA226isoはSMBusプロトコルに準じているので,マザーボード上のSMBusを引き出すことができれば,そこにつないでデータを読み取ることも可能なはずだが,あまり現実的な方法とはいえない。PCからI2Cを使うのなら,たとえば秋月電子通商が販売している「FT232HLハイスピードUSBシリアル変換モジュール」を使うのが手軽だろう。このモジュールを使えばUSB経由でI2Cを制御できるからだ。1つ,データの記録にI2Cインタフェースを備えるワンボードコンピュータの類を使うというのも手で,今回はこの方法を使うことにした。Piをデータロガーとして利用することにした。Piを使った理由は単純で,スクリプト言語Pythonを使って手早く実用化が行えるからだ。Linuxが動いているため,「INA226isoから受信したデータをPythonで書き出したファイル」をWindows環境と簡単に共有できる。Piを使って組み込み風に仕上げれば面倒なGUIも不要なのもグッドだ。I/O)にプッシュスイッチを取り付け,「プッシュスイッチを押したら測定をスタートして,CSVファイルに電流及び電圧データを記録し,プッシュスイッチをもう一度押したら記録をストップする」というデーモン(※UNIX系OSの常駐サービス)をPythonで作成して,起動時に常駐させることにした。P3」を利用することにした。P3はPCIe延長ケーブルを介してグラフィクスカードをマザーボードと平行に取り付けるスタイルもサポートしているうえ,オープンフレーム型なのでテストには最適だ。AliExpressで発注した,PCIe補助電源8ピン延長ケーブル。国内では意外に売られていないうえ,あってもかなり高価だ使うことにした3.3Vレギュレータ。70Wまで耐えるので,余裕がありすぎである以上が大まかな材料だが,小物として意外に入手しづらかったのがPCIe補助電源延長用の8ピンケーブルだった。結局,国内では容易に手に入らなかった,というか非常に高価だったため,AliExpressで購入して輸入することにした次第である。PCIeリンクの+3.3Vと+12Vは,マザーボードのPCIeスロットからではなく,PCIe補助電源側の12Vから生成,供給することにした。当初はマザーボード上にあるPCIeリンクの電源ラインを切って,その途中にシャント抵抗を入れていたのだが,実験中に何らかの理由でマザーボード側が壊れてしまうという事故が起きたためめだ。その原因ははっきりしないのだが,いずれにしてもPCIeリンクの電源ラインがショートすると危険なので,PCIe補助電源側からの供給に切り替えた次第である。そのために,3.3Vのレギュレータを使っている。100円ショップで購入した謎箱にLED付きスイッチを取り付けたなお,ここまで用意してきた計測機器一式は,100円ショップで購入できるような半透明のボックスへ入れることにした。Piを組み込んで結線した次第だ。Piを取り付けたINA226isoシリーズ×3基が載った基板の裏側でI2Cをワイヤー配線している100Aのシャント抵抗は圧着端子とビスを使って接続する。延びているケーブルは電源ユニットと接続するほうで,8ピン×3を用意したグラフィックスカードに接続する側には6ピン2本と8ピン3本を用意した。6ピン2本は8ピンからの変換ケーブルを使ったほうがよかったかも......と,言葉でつらつらと書いても分かりにくいと思うので,結線の概略を下に示しておきたい。しているが,やっていることは単純明快だ。1」(以下,4GPCバージョン1)の全体写真である。グラフィックスカード消費電力計測システムの概要。P3で,改造済みPCIe延長アダプターを介してグラフィックスカードを取り付けている。写真で最も奥に見える半透明ボックスが計測機器で,ここで電源とグラフィックスカードの間の電流を測る仕組みだ4GPCバージョン1でグラフィックスカードの消費電力計測を行う一連の作業も以下に写真で示しておきたい。P3にマザーボードと電源を設置したところ。電源は固定していないショートを防ぐべくビニールテープで加工した「改造済みPCIe延長ケーブル」を接続グラフィックスカードを「改造済みPCIe延長ケーブル」と接続するPCIe補助電源を電流計測ユニットとグラフィックスカードに接続する。これで計測の体制が整う●実測例と今後の課題というわけで,4GPCバージョン1を使って実測した例を最後に掲載しておこう。Ultraを1周回したときの消費電力推移だ。power)を積み重ねてグラフ化したものだ。powerとの合計値を示した橙の線はPCIeリンク規格の範囲内である50Wに収まっているのが分かる。面白いのは,PCIe補助電源の結果も重ねたピークでは何と300Wを超えていたことだ。Power,熱設計消費電力)値は180Wだから,その乖離に驚くかもしれない。TDPはあくまでも「冷却システムが処理すべきLSIの熱出力」だ。TDPはおおむね「GPUがフル稼働したときの平均消費電力」に等しいものの,ピークの消費電力ではないので,この点は注意してほしい。フル稼働時における電力推移のベースライン,すなわち変動の中央値を取るとおおよそ150〜200Wの中間あたりだった。180Wという公称スペックがおおよそ妥当なものという見方は可能だろう。以上,4GPCバージョン1を使うとなかなか興味深いデータが取れるのだが,実は大きな課題が残っていたりもする。消費電力を測ると,ベンチマークスコアが1割がた下がってしまうのだ。原因はいまのところ追究しきれていないが,シャント抵抗に加えて配線経路でも電圧降下が生じ,ピーク時におけるグラフィックスカード側の電圧が+12Vを下回っているため,それが原因かもしれない。安価なPCIe延長ケーブルを使っている関係で,PCIeリンクにおいてエラー&リトライが多発している可能性もある。ちなみに,高価でエラーが少なそうなPCIe延長ケーブルは高密度のフラットケーブルを使っているため,4GPCバージョン1で行ったような「途中で切って引き出す」という改造の難度がかなり高い。ベンチでのみ消費電力推移を計測し,レギュレーション19世代までで使っていた「ワットチェッカーによるシステム全体の消費電力計測」と併用することにした。4GPCバージョン1でも有意なデータは取れているので,今後のグラフィックスカード評価における指針の1つとして活用していく予定だ。くじに戻る■CPU消費電力計測方法CPUの消費電力そのものに近い値としては,電源ユニットから(マザーボードを経て)CPUへ供給されるEPS12Vの電流値を計測することにした。EPS12VはCPU専用の電源供給インタフェースである。CL33DCEPS12Vの電流測定に用いるのは,三和電気計器(以下,三和)製のクランプ式電流センサー「CL33DC」だ。EPS12Vに用意される12Vのライン4本をCL33DCでクランプすれば,その4本の線に流れる電流の合計値を電圧として知ることができるというわけである。マザーボードによっては,EPS12Vが2系統あったりするが,もちろん,その場合はすべてのEPS12Vの+12Vラインをクランプして測定することになる。電源ユニットから延びるケーブルのうち,EPS12Vのコネクタ部を結束する網を切り取り,CL33DCからクランプできるよう改造し,4本の+12VラインをクランプするPC20KB-USB20CL33DCが出力する電圧値の測定には同じ三和製のデジタルマルチメーター「PC20」を用いる。PC20は,CL33DCに正式対応しているデジタルマルチメーターなので,信頼性の高い測定値が得られるはずだ。PC20は別売りオプションのUSB接続アダプター「KB-USB20」を取り付けてPCに接続することにより,PC側で測定値を確認したり,測定値のログを取ったりできるようになる。EPS12Vの電流測定にあたっては,時間変化を記録する必要があるため,今回はCL33DCにKB-USB20を組み合わせることとしている。PC20から送られてくる測定値を記録するPC用ソフトウェアには三和製の純正品もあるのだが,4Gamerではこの分野で実績を持つフリーソフトウェア「TsDMMViewer」を使うことにした。TsDMMViewerは,PCに接続できるテスターのデータロガーとして古くから使われており,PC20以外にもさまざまなテスターに対応しているため,将来,仮に機材を変えても利用し続けられるであろうと判断した次第だ。C20に対応するデジタルマルチメーター用データーロガー,TsDMMViewer。画面左上部にあるアナログ&デジタルメーターと右のグラフでテスターの測定値を表示でき,さらにCSVファイルとして測定値の変化を書き出すこともできるどのようなデータが取れるのか,「EPS12VをクランプしたCL33DCの出力」をPC20で測定し,TsDMMViewerから見た例を掲載しておこう。R15.038」を実行したときに測定できた電流値に12を掛けてワット換算したもので,ピーク時の電流量は6.83Aだったため,ピーク消費電力は81.96Wということになる。1つ注意すべき点としては,「測定誤差はデジタルマルチメーターの確度とクランプ式電流センサーの精度に依存する」というのが挙げられよう。大まかな計算では,仮に6Aの電流が測定されたとき±0.32A程度だ。「ワット換算で±4W弱程度の測定誤差はある」ことを織り込んだうえで,レギュレーション20世代以降の測定値やグラフは見てもらえればと思う。以上のような方法でEPS12Vの電流を測定するわけだが,電流値では直感的に分かりにくいだろうということで,スコアとしては「測定された電流値に12を掛けてワット換算したもの」を採用することにした。ベンチマーク実行時に記録した最大の電流値に12をかけた値を,そのベンチマークタイトルにおける「CPUの最大消費電力」とし,30分間放置した後の最小電流値に12を掛けた値を「CPUのアイドル時における消費電力」として採用するわけだ。必要に応じて,ログを基に消費電力推移のグラフを掲載することもある。EPS12Vの消費電力はおおよそCPU単体の消費電力に相当するが,マザーボードが搭載する電源部の変換効率による影響を受けるため,「100%完全なCPUそのものの消費電力」ではない。「CPU単体の消費電力の目安となるスコア」である。くじに戻る掲載してあるテスト方法は誤りを含んでいる場合があり,予告なく修正されることがあります。リプレイデータを公開する場合,それは,4Gamerの読者が実際にベンチマークテストを行うに当たっての利便性を図るためだけに提供されるものですが,出典を明示し,かつ4Gamerへのリンクを明示的に張る場合に限り,商用/非商用媒体で利用できるものとします。本稿で紹介しているテスト方法やテスト機材を利用した結果,OSあるいはPC本体,その周辺機器などといったハードウェアに不具合が生じても,筆者および4Gamer編集部,Aetas株式会社は一切その責任を負いません。「4Gamerベンチマークレギュレーション21.0」リリース。テスト対象のゲームタイトル2本を新しく「4Gamerベンチマークレギュレーション20.1」公開。グラフィックスカード消費電力計測ツールの問題へ対処ほぼすべてが新しい「4Gamerベンチマークレギュレーション20.0」。連載一覧へ新着レビューBenQの27型HDR対応液晶ディスプレイ「EX2780Q」を試す。