グラフで見るインテルCPUアーキテクチャーとプロセスの進化

2012年07月23日 12時00分更新

　今回からは趣向を変えて、CPUアーキテクチャーの変遷について解説していく。アーキテクチャーの進化については、テクノロジー別に見た解説を連載66回から12回連続で解説している。今回は製品別に解説し、少し近未来の話まで追加していければと思う。

プロセルルールと最高動作周波数で
インテルCPUの変化を振り返ると……

　1回目は、「インテルCPUに見るプロセスの変遷」について解説しよう。対象となるのは、下の表に示した5グループ17製品である。

P6からIvy BridgeまでのインテルCPUの変遷
製品グループ	コード名	プロセス(nm)	最高周波数(GHz)	ダイサイズ(mm²)	総トランジスター数(万個)	GPUトランジスター数(万個)	コア数	2次キャッシュ(KB)	3次キャッシュ(KB)
P6	P6	600	0.23	306.0	550	－	1	－	－
	Klamath	350	0.30	203.0	750	－	1	－	－
	Katmai	250	0.60	128.0	950	－	1	－	－
	Coppermine	180	1.13	100.0	2800	－	1	256	－
	Tualatin	130	1.40	80.4	4400	－	1	512	－
P4	Willamette	180	2.00	217.0	4200	－	1	256	－
	Northwood	130	3.40	146.0	5500	－	1	512	－
	Prescott	90	3.80	112.0	12500	－	1	1024	－
	CedarMill	65	3.80	81.0	18800	－	1	2048	－
Pentium M	Banias	130	1.70	82.0	7700	－	1	1024	－
	Dothan	90	2.27	87.0	14000	－	1	2048	－
	Yonah	65	2.33	90.3	15160	－	2	2048	－
Core 2	Conroe	65	3.00	111.0	16700	－	2	2048	－
Core 2	Melom	45	3.33	107.0	41000	－	2	6144	－
Core i7	Nehalem	45	3.73	296.0	77400	－	4	1024	8192
	Sandy Bridge	32	3.90	216.0	99500	11400	4	1024	8192
	Ivy Bridge	22	3.90	160.0	140000	45600	4	1024	8192

　「なぜPentiumを入れなかったか」と言えば、「アウトオブオーダーを実装したプロセッサー以降」というくくりにしたためだ。このあたりの詳細は後述する。ちなみに、「Yonah」を「Pentium M」のグループに入れたことには異論のある方もおられようが、アーキテクチャー的には「Dothan」×2で2次キャッシュを共有にしただけ(それと微細化)なので、この分類としている。

　それではプロセスルールを軸に、各々の特性を見てみる。まずは「微細化による動作周波数の向上」が、どこまで維持できたのかをグラフ1で示した。プロセスルールと最高動作周波数をプロットしたグラフである。ちなみにCore i7シリーズについては、定格の最大動作周波数ではなく、ターボブースト有効時の最大動作周波数をプロットしているが、大勢に影響はない。

グラフ1 プロセスルールと最高動作周波数の変化

　グラフ中に朱色の破線で示したのが、平均的なプロセスと動作周波数の関係である。ここでわかるのは、250nm(Katmai、0.6GHz)あたりから65nm(Conroe、3GHz)あたりまでは、プロセスルールと最高動作周波数の関係がほぼ直線ということだ。もっとも、グラフ1ではプロセスルールが対数軸なので、直線的に見えているだけである。

　例えば横軸を通常の方式に戻したグラフ2では、グラフが指数級数的に増加して見えており、この先どんどん動作周波数があがりそうに見えてしまう。これはグラフのマジックであって、実際にはグラフ1のように対数軸で見るほうが正確である。