Structure of Arrays（SoA）

Structure of Arrays（SoA）とは、構造体の配列（Array of Structures, AoS）を ひとつの構造体にしてしまうことをいいます。

AoS

public struct Vertex {
    public Vector3 Position;
    public Vector3 Normal;
    public Vector2 UV;
}

var vertices = new Vertex[1000];

SoA

public struct Vertices {
    public Vector3[] Position;
    public Vector3[] Normal;
    public Vector2[] UV;
}

パフォーマンス効果

実際のベンチマークテストでは、Vector3[10000]に対してYの最大値を求める処理において、以下の結果が得られています：

通常の実装でも2倍の高速化

SIMD処理を適用した場合は10倍の高速化

構造の違い

Array of Structures（従来の配列）

通常のC#配列では、データがXYZXYZXYZXYZという順序でメモリに配置されます。

Structure of Arrays（SoA）

SoAでは、同じフィールドのデータがXXXXYYYYZZZZという順序で連続配置されます。

高速化の理由

CPUキャッシュの効率化

SoAは同じ型のデータが連続してメモリに配置されるため、CPUキャッシュを効率的に活用できます。

SIMD処理の適用

連続したメモリ領域により、SIMD（Single Instruction, Multiple Data）処理が適用しやすくなります。例えば、Yフィールドに対する一括処理が高速化されます。

適用場面

SoAは特にパフォーマンスが重要なシチュエーションで有効です。大量のデータに対して同じフィールドへの処理を繰り返し行う場合や、数値計算が多い処理において、その効果を最大限に発揮します。