ロードマップでわかる！当世プロセッサー事情 第168回

インテルCPU進化論 細かく変わって性能向上Sandy Bridge

現行のアーキテクチャーのベースである「Sandy Bridge」

　インテルCPU進化論もようやく、現行製品である「Sandy Bridge」「Ivy Bridge」の世代にたどり着いた。最新という意味ではIvy Bridgeになるが、Ivy BridgeはCore i7/i5といったハイパフォーマンス～メインストリーム向けが先行した一方で、バリュー向けのCore i3/PentiumはやっとIvy Bridge世代の製品が発表されたばかり。CeleronやウルトラハイエンドであるCore i7 Extremeに関しては、引き続きSandy Bridgeが利用されている状態である。

　しかもSandy BridgeとIvy Bridgeでは、基本的にマイクロアーキテクチャーに差がない。一番大きな違いは製造プロセスとグラフィック周りで、CPU側は若干の修正とか改善程度なので、合わせて現行アーキテクチャーと称してしまって差し支えないだろう。

大きな変化はないが細かく変わっている
Sandy Bridgeの内部構造

図1 Sandy Bridgeの内部構造図。赤枠内がNehalemからの主な変更部分

図2 Nehalemの内部構造図

　Sandy Bridge世代のCPUコアの、Nehalem世代からの変更は以下の要素が主となる。順不同になるが、これらについて説明しよう。

• AVX命令の搭載
• これにともなう1次キャッシュとの帯域の256bit化
• Load/Storeユニットの強化
• Decoded μOp Cacheの搭載と、分岐予測ユニットの再設計
• Physical Register Fileの搭載
• Zeroing Idiomsの搭載

　下の画像は、IDF Fall 2010で公開されたSandy Bridgeのラフな内部構造図である。Nehalemから構造はそれほど変わっていないとはいえ、変更箇所は少なくない。パイプライン段数そのものは16段を継承するが、後述する「μOp cache」アクセスのケースでは、瞬間的ながら18段になるようだ。

インテルによるSandy Bridgeの内部構造図。黄色の部分が新設・新規の部分で、赤枠は従来からの機構への追加分