エンタープライズ：ニュース 2002/08/30 19:48:00 更新


HyperTransportを生かしたOpteronのプラットフォーム技術

今年の末にもAMDからエンタープライズ向け新ブランドとして登場する「Opteron」プロセッサは、高速なHyperTransportを採用し、特別なハードウェアの追加なしに、ローコストでマルチプロセッサ化できるという。

　AMDは今年の末に「ClawHammer DP」を、来年第2四半期に「SledgeHammer」を、それぞれエンタープライズ製品向けの新ブランド「Opteron」の正式名称で投入し、x86-64命令セットに対応する第8世代プロセッサをサーバ市場に売り込んでいく。

　もともとHammerシリーズは、マルチプロセッサに適したアーキテクチャとして設計されている。プロセッサコアにメモリコントローラを内蔵させるなどして、プロセッサ間のデータトラフィックを軽減させているからだ。Hammerシリーズが既存のx86アーキテクチャのマルチプロセッサシステムと比べ、大きく性能が改善されることは間違いないところだ。

　そして、特徴的なHammerシリーズのアーキテクチャは、システムレベルのアーキテクチャも大きく変えることになる。Opteronを採用したマルチプロセッサシステムでは、プロセッサコアそれぞれにメモリが接続され、プロセッサはチップセットを介さず16ビットのHyperTransport（6.4Gバイト／秒）で相互接続される。

　インテルの32ビットプロセッサが採用するようなシステムバス方式で特別なハードウェアの追加なしにマルチプロセッサ化する場合、メモリアクセスをはじめとするバストラフィックの関係から4プロセッサがシステム上の限界となる。それ以上、バス共有でプロセッサを増やしても性能が向上しないためだ。

　ここで重要なのは、「特別なハードウェアの追加なしに」という部分だ。Opteronシステムでは、メモリコントローラの内蔵とHyperTransportの採用という2つのキーテクノロジにより、特別なハードウェア設計なしに多数のマルチプロセッサ構成を取ることができるからだ。

　Opteronシステムでは、プロセッサごとにメモリが接続されるため、それぞれのプロセッサがローカルのメモリにアクセスする速度は非常に高速である。メモリコントローラが内蔵されている分、レイテンシーも少ない。すべてのメモリアクセスがバスに集中する従来型アーキテクチャとの大きな違いである。プロセッサの高速化とともに、メモリコントローラの速度がアップする点も将来的なスケーラビリティを維持する上で重要なポイントと言えよう。

　しかし、プロセッサごとにメモリが接続される疎結合のシステムアーキテクチャでは、別のプロセッサに置かれたデータへのアクセス遅延が大きく、システム性能を向上させるためのソフトウェアチューニングが非常に難しい。これは複数の対称型マルチプロセッサシステムを高速ネットワークで結合するNUMA（Non-Uniform Memory Access）システムで大きな問題となっていた。

　ところがOpteronシステムでは、プロセッサ間がレイテンシーが短いHyperTransportで結ばれるため、異なるプロセッサに接続されたメモリにアクセスする場合でも大きな遅延が発生しない。

　AMDによると、8プロセッサのOpteronシステムでもっとも遠いプロセッサが管理するメモリにアクセスする場合でも、レイテンシーはローカルメモリの2倍にしかならないという。このため、ソフトウェアはメモリ配置を意識せず、対称型マルチプロセッサシステムと同様のプログラミングを行えるSUMO（Sufficiently Uniform Memory Organization）アーキテクチャを採用することが可能になった。

　従来型のメモリコントローラを内蔵しないプロセッサで同様のシステムを設計しようとすると、どうしてもクロスバーなどのスイッチ技術に頼らざるを得なくなり、システムの規模が大きくなるほどに膨大なコストが発生してしまう。HyperTransportを生かしたOpteronシステムのアーキテクチャは、そうした余分なコストなしに大規模なシステムを組める点にあると言ってもいいかもしれない。コストとパフォーマンスのバランスが非常に良いのである。

　こうした斬新なアーキテクチャは、4プロセッサ以下のマルチプロセッサシステムでも生きるだろう。例えば、4プロセッサ構成では、ボックス形状にOpteronを接続し、それぞれにローカルメモリとI/Oを接続すると、各プロセッサに接続されたメモリおよびI/Oリソースに対して低いレイテンシーで接続できるようになる。その上、ボトルネックとなるバスが存在しないのだ。

　コストパフォーマンスに優れるOpteronのシステムアーキテクチャは、サーバ向けアーキテクチャとして大きなアドバンテージとなるだろう。

[本田雅一，ITmedia]