Hot Chips 22で示されたAMDの次世代CPU“ブル＆ボブ”：元麻布春男のWatchTower（1/3 ページ）

[元麻布春男，ITmedia]

2ソケットサーバに特化した“モジュール化”アーキテクチャ

　デスクトップPC向けのPhoenom II X6、サーバ向けのOpteron 6100／同 4100は、いずれも2007年に発表された「Barcelona」で採用した「Greyhound」コアの改良型で、2008年の「Shanghai」に採用されたものだ。それからCPUコアの大きな変更は4年近く行われていない。2011年に登場すると予定しているBulldozerとBobcatは、AMDにとって4年ぶりの“新世代”マイクロアーキテクチャというわけだ。

　この2つのマイクロアーキテクチャは、それぞれ異なる市場をターゲットにしている。BulldozerはメインストリームのPC、およびサーバ向けとして、性能とスケーラビリティを重視し、BobcatはシンクライアントやNetbook、低価格の超低電圧CPUといった省電力クライアント向けに、省電力とダイサイズ、使い回しの効く柔軟性を実現すべく開発が進められている。想定する市場という意味で、BobcatはインテルのAtom対抗ということにもなる。

AMD64アーキテクチャの進化（写真＝左）。2つのコアが想定する市場（写真＝右）

　Bulldozerの概要が初めて公開されたのは、2009年11月に開催された「Financial Analyst Day 09」であった。Hot Chips 22で公開された情報は、基本的にAnalyst Meeting 09の内容を踏襲しており、新しい内容はそれほど追加されていない。

　Bulldozerで最大の特徴は、2つの整数演算コアを核とするモジュールを構成単位とすることだ。1つのモジュールには、2組の整数演算コア（4本のパイプラインで構成）と、128ビット長のFMAC（積和演算）をサポートする浮動小数点演算パイプライン2本を含む。

　浮動小数点演算パイプラインは、2つのコアで1本づつ占有することも、サイクル単位でどちらかのコアが2本を占有して利用することも可能だとされる。AMDは2009年5月、それまで開発を進めていたSSE5を放棄し、インテルがSandy Bridgeに実装する256ビット長の拡張命令セットであるAVX（Advanced Vector eXtension）をサポートする意向を表明した。浮動小数点演算パイプライン2本を1組として利用することで、AVXのサポートを行うのではないかと考えられる。AMDは、この整数演算コアをCPUコアに相当するものと考えているので、1つのモジュールがデュアルコアということになる。

　Bulldozerのアーキテクチャでユニークなのは、複数の演算器を持つにもかかわらず、フェッチやデコーダーは1組しか持たないことだ。コア間で共有する2次キャッシュメモリも含め、モジュール内で多くのリソースが共有される。このように多くを共有する利点として、AMDは消費電力の削減とダイサイズの縮小を挙げている。整数演算ユニットや1次データキャッシュメモリを独立させているのは、ここまで共有にしてしまうと、性能に大きな影響が出るからだろう。

　モジュールを構成単位とする目的が明確に見えてくるのは、このモジュールを複数用いてメニーコア化したときだ。Hot Chips22の資料では、Bulldozerベースの8コアチップが示されたが、フェッチやデコードは4組しか存在しない。その分、節約できるダイ面積は大きく、消費電力も減らせるというわけだ。

2つのコアを1つのモジュールとして扱い、多くのリソースを共有するBulldozerのマイクロアーキテクチャ（写真＝左）。Bulldozerベースの8コアチップ（写真＝右）

　問題は、このBulldozerコアでAMDがどこへ向かおうとしているのか、ということだ。AMDはHot Chips 22におけるBulldozerの要点として、次の4項目を挙げている。

• Bulldozerは次世代におけるAMDの高性能コアテクノロジー
• この新コアは完全にゼロから新規に開発された
• Bulldozerは2011年のクライアント向けCPUとサーバ向けCPUに導入される見込み
• 現行のMagny-Cours（Opteron 6100番台で採用）と同じ消費電力条件でコア数が33％増加し、性能は50％向上する

　これに補足すると、2011年にBulldozerが導入されるのは、Magny-Cours（Opteron 6100番台）後継の「Interlagos」、Lisbon（Opteron 4100番台）後継の「Valencia」、そしてThuban（Phoenom II X6）後継の「Zambezi」と予想されている。2009年秋の時点で、Interlagosは12コア／16コア、Lisbonは6コア／8コア、Zambeziは4コア／8コアとされている（すべて、GLOBALFOUNDRIESの32ナノメートルプロセスルールのSOI High-k／Metal Gateで量産）。

　Interlagosは、Lisbonと同等のダイ2枚を1つのパッケージに封入したものと考えられる。この世代におけるBulldozerは純粋なCPUであり、GPU機能を取り込んだAPUにはならない。Magny-Coursの12コアに対し、Interlagosは16コアだから、コア数33％増加というAMDの説明と合致する。

　一方、性能の向上は50％とされるが、CPU全体として5割の性能向上としても、コア数が33％増加していることを考えると、1コアあたりの性能向上は12.5％ほどということになる。4年ぶりの新世代コアでコアあたりの性能向上が12.5％というのが高いか低いかは、一概にいえないが、おそらく、ダイ面積の増加を抑えてモジュラー化することで、メニーコアへの展開など柔軟性をもたせた設計であることを踏まえれば、これは大きな性能向上である、とAMDは主張したいのだろう。実際、それは間違ってはいない。