【コラム】

セカンド・オピニオン

192 Core MicroArchitectureをもうすこし(16)

 

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これからのアーキテクチャ(続き)

では、Intel/AMD共にIPCの向上は放棄したのか? という話になるが、短期的にはYesである。IPCを上げるのはここまで説明してきた通り難しいし、だからと言って無尽蔵に動作周波数を上げられる訳でもない。これ以上IPCを上げるには、AMDのアプローチだと、いよいよ実行ユニットを4セット投入する必要があるから、ただでさえトランジスタ数が多い演算コアのトランジスタが更に増える事になる。一方IntelのアプローチではピークのIPCをもっと高く(ピークIPC=6を狙う程度では無理で、恐らくピークIPC=7とかそれ以上にしないと、平均的なIPCを3より引き上げるのは難しいだろう)しないといけないから、こちらも実行ユニットの数が無駄に増える事になる。

実は最初、Nehalem世代でHyper-Threadingを有効にすると聞いたときに、いよいよIntelはx86でIPC=3を越える方向に踏み出したのか、と理解した。要するにピークIPCをぐんと高くしないと、平均的なIPCは上がらない。ところがこうなると普段はむしろ実行ユニットが空いてしまう。これを埋めるのに、Hyper-Threadingは極めて効果的である。勿論副作用もあり、見かけ上1 Threadの利用できるキャッシュサイズが減ってしまうからキャッシュミスを相対的に起こしやすいし、実行ユニットの利用効率が上がるから消費電力は上がる。が、IPCが本当にこれで向上すればその分動作周波数を下げても性能は変わらないから、むしろHyper-Threadingを使って2スレッド実行できる分、トータルの性能は上がるという計算だ。ところが最近の話では、NehalemではなくPenrynの世代でHyper-Threadingが搭載されるという。だとすれば、実行ユニットの数がConroe世代から増えるとは思えないので、実行ユニットの有効利用が目的とは考えられない。勿論性能向上も、それほど期待はできないだろう。この場合考えられる理由は、

  • メモリアクセスのレイテンシ遮蔽:本当かどうかはしらないが、Penrynの世代では4GHz近くまで動作周波数が上がるとしている。Conroeの世代では3GHzについに届かない程度だったから、1.33倍ほど性能が上がることになる。ところがFSBは1066MHz→1333MHzだから1.25倍程度で、CPUのスピードアップにメモリアクセスが追いついていない。よってメモリレイテンシがより大きく影響するので、これを遮蔽するためにHyper-Threading化するというもの。理屈としては正しいが、1.33倍vs1.25倍ならあんまり差があるとは言えない。少なくとも、わざわざHyper-Threadingを持ってきてまで遮蔽するほどの事では無い気がする。
  • アプリケーションのMulti-Core対応を進めるための方策:やっと最近はアプリケーションのMulti-Thread化が進みつつあるが、その大半は2 Thread対応でしかない。そもそもIntelは1994年のP54CでDual CPU構成が可能な構成を用意し、以来ワークステーション/サーバ向けには常にDual CPUを利用可能な状態に保ってきたが、これに対応したアプリケーションはごくわずかだった。本格的に一般ユーザ向けアプリケーションがMulti-Threadに対応を始めたのは2002年にHyper-Threading対応のNorthwoodが登場をしてからで、つまり4年以上掛かっている計算だ。この先Intelは4あるいは8コアへと進化させてゆく事を考慮しているが、アプリケーションがこうしたコアをちゃんと使う様に対応しなければ意味がない。そしてアプリケーションが対応してくれるためには、実際に4 Thread以上が動作するCPUがメインストリームで利用できるようになるのが一番である。

の2つである。筆者としては2つ目の理由を推したいところだ。つまり性能面でのアドバンテージはごくわずかだが、アプリケーションの普及を進めるためにはHyper-Threadingは手軽に使える策であろう。

さて、話を戻す。短期的にはIntel/AMDともにIPCの向上は置いて、システムの総合性能を上げる方向性に振ってゆくだろう。具体的には、2005年あたりから顕著になってきたMulti-Coreへのシフトである。適切なWorkload配分がなされれば、Coreの数に比例してとまでは言えないものの、これに近いペースである程度まで性能は向上する。Intel/AMD共に65nm世代でQuad Core、45nm世代で8 Coreまでは現実的に実現できる感触を持っているようで、ここまでは順調にコアの数を増やしてゆくだろう。その先については、32nmなり22nmのプロセスが本当に実現できるのか? というあたりがまず問題になるわけで、逆にこれが解決できれば32コアあたりまではストレートに増やしてゆくはずだ。ただ、無尽蔵に増やしてもこれに比例して性能が増えるわけではない。このあたりの話は前回のIDFのMany Core UpdateでIntelの発表とその考察をご紹介しているが、この中のこのグラフでも判るとおり、16coreまで増やしてもBaselineではせいぜい4倍程度の性能向上でしかないわけで、これも万能なわけではない(続く)。

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インデックス

連載目次
第421回 MCUで遊ぼう Part2 (12)
第420回 MCUで遊ぼう Part2 (11)
第419回 MCUで遊ぼう Part2 (10)
第418回 MCUで遊ぼう Part2 (9)
第417回 MCUで遊ぼう Part2 (8)
第416回 MCUで遊ぼう Part2 (7)
第415回 MCUで遊ぼう Part2 (6)
第414回 MCUで遊ぼう Part2 (5)
第413回 MCUで遊ぼう Part2 (4)
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