【コラム】

セカンド・オピニオン

193 Core MicroArchitectureをもうすこし(17)

 

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前回ちょっと話を振ったPenrynへのHyper-Threading搭載はガセだったようで、正直ちょっとホッとしている。可能性としては4コアへの誘導策があるとは言え、では4スレッドにすると速くなるのかというと、そういう可能性は低い。なので「誘導策になってないじゃん」と突っ込まれると「はいその通りです」としか答え様が無い。ただ、他の理由が一切思いつかなかったのが実情で、もし筆者が思いもよらぬ理由があってHyper-Threadingを搭載したとかいう話になると、これは筆者のテクニカルライターとしての鼎の軽重を問われかねない。まぁ、無くてよかった(笑)

これからのアーキテクチャ(続き)

では、中長期的にはどうか? というと、2つのトレンドが見込まれると考えている。ひとつは、AMDのFusionとかTorrenzaに代表される、Heterogenious Multi-Core構成を取ってのシステム性能の向上、もうひとつは、再びIPC向上への回帰である。前者については今回の議論からちょっと外れる話になるので措いておき、後者に焦点をあてたい。これまでさんざIPC=3あたりがネックと言いながら、どうやってさらにIPCを上げるのか? である。答えは、この図にもある、"New instructions"である。具体的に言えば、SSE3以降のIntelの拡張命令は、x86命令の置き換えを意識し始めたと理解しており、将来的(恐らくそれはSSE5とかSSE6の世代になるだろう)にはx86を置き換える方向性に向いていると筆者は考えている。そしてこの世代では、IPCを3以上に引き上げる道筋が見えてくるだろうと予測している。

そもそもSSEは名前の通りデータのSIMD拡張であった。Intelが初めて導入したMMXに続き、これを補完する形で導入されたのがSSEである。MMXが整数演算のみのSIMD拡張だったのに対し、SSEは浮動小数点演算のSIMD拡張が搭載された。この時点での動機は、すくなくとも現在とは異なったものであった事は明白だ。

MMXが導入されたのはPentiumの時代で、動作周波数は166MHz程度。今ではEmbedded向けのCPUですらこれを軽く越える性能が出せるが、当時はこれが精一杯。しかもSuperScalarと言いつつもOut-of-Order発行だけで、実質的なIPCは2未満(1.5前後)だから、処理性能はそれほど高いものではなかった。問題はこの頃、単に処理性能もさることながら、取り扱うべきデータ量の多さが問題になりつつあったことだ。具体的に言えば、動画などがPCで取り扱うべきデータになりつつあり、これを扱うために従来のx86/x87命令では全然追いつかない、という状況が出て来始めたのが大きな要因である。同じ処理を沢山のデータに対して行う、といった処理は従来のx86命令では非常に苦手とするところであり、逆にSIMD命令はこうした処理に非常に適した命令体系である。なのでMMXという形でx86の拡張が行われるのは極めて自然だったし、扱うデータ量の増加や種類の多様化に応じて、単なる整数演算のみのMMXから浮動小数点演算を扱えるSSE、さらに64bit整数とか倍精度浮動小数点演算をカバーするSSE2に進化してゆくのは、極めて自然な流れであったと言える。

この方向性がやや変わってきたのは、SSE3からだと記憶している。SSE3では13の命令が追加されたが、その大半はSIMD演算系拡張であるという話は以前米田氏が解説している。ただここにMONITOR/MWAITと呼ばれるスレッド同期命令が追加されたことで、SSE3が「x86命令のSIMD拡張」という位置付けから、明確に「x86命令そのものの拡張」という方向に一歩踏み出したことは間違いない。これに続きCore 2に搭載されたSSE3はやっと最近(2006年11月)に詳細が公開されたが、内容は純粋にSIMD演算の拡張のみで、ここからはみ出す命令は無い。ただし、これに続くSSE4では様相がちょっと異なってくる。String Operation向けの命令拡張とかCRC演算あるいはPOPCNTの様な特殊命令が追加されており、もはやSSEといいつつもSIMD命令とは必ずしも限らない事が判る。またSIMD命令系についても、PTEST(Packet Test and Set)とかRegister Insertion/Extraction命令などは、SIMDでなければ使えないという訳ではない。PTESTなどは恐らく対象がXMMレジスタであろうと想像されるから、すぐさまほかに応用が効く訳ではないが、XMMレジスタを使って非SIMD処理を行わせる時などには便利であろう。ちなみにSSE4はこちらに示された53命令で全てではないと示唆されているあたり、まだ非SIMD系命令が出てきても不思議ではない。(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)
第412回 MCUで遊ぼう Part2 (3)
第411回 MCUで遊ぼう Part2 (2)
第410回 MCUで遊ぼう Part2 (1)
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