hUMA

hUMAは、3世代目のAPUであるKaveriの特徴となる技術である。

1世代目のAPUであるLlanoは、CPUコアとGPUコアを同じダイに統合し、同じ物理メモリーアドレス空間を共有できるようにした。但し、物理的なメモリーは単一ながら、CPUコアとGPUコアとで各々分離したメモリー空間を用いており(NUMAという)相互のアクセスが限定されていたため、データを共有する場合はメモリー間でのコピーが必要であった。

2世代目のAPUであるTrinityは、IOMMU v2(I/O Memory Management Unit v2)とし、仮想メモリーを使用した場合のページフォールトをハードウェアでハンドリング可能とした。しかし、メモリーアドレス空間は分断したままである。

3世代目のAPUであるKaveriは、遂に同じメモリーアドレス空間を共有可能とした。

hUMAでは、CPUコアとGPUコアとの間での、メモリーの一貫性をハードウェアで取る。

こうすることで、メモリーアクセスについてはCPUコアとGPUコアは同格となり、GPUコアはあたかもCPUコアであるかのようにメモリーにアクセスすることができる。

hUMAでは、CPUとGPUが同じメモリー空間を共有し、それぞれのコアが用いるメモリーは、動的に割り当てられるようになる。

CPUとGPUの各メモリー管理ユニット(MMU)が連携することで、同じメモリー空間にアクセスできるようにアドレス変換を行なうことができる。また、GPUのMMUでもページフォールトに対応できるため、GPUからも仮想メモリー空間全体にアクセスできる。

もしGPUがページフォールトに対応していない場合、GPUが使うメモリーのページはロックされていないとならない。さもないと、物理メモリーにマップされていないページにアクセスしようとした時点でエラーとなってしまう。

hUMAではページフォールトがGPU側MMUでも対応するため、使用するページが物理メモリーに存在しなくても、CPUと同様にストレージからのページインが可能となり、仮想メモリー空間へのアクセスが可能となる。