In-Order実行からOut-of-Order実行へと変更し処理性能を向上

Intelは低電力のx86プロセサとしてAtomと呼ぶプロセサ、および、Atomコアを使ったSoCを発売してきた。しかし、出荷量のもっとも多いスマホ向けとしてはARMベースのプロセサが市場を席巻しており、Atomベースの製品は、あまり浸透できていない。

この状況を逆転しようというIntelの期待の新製品が、新開発の「Silvermont」プロセサとそれを利用する分野別の新SoC群である。

2008年の発売以来、歴代のAtomコアはプログラムに書かれた順に命令を実行していくIn-Order実行を行う方式であった。しかし、In-Order実行だと、ロード命令のアクセスがキャッシュをミスしてメインメモリをアクセスする場合などは、そのアクセスが終わるまでの長い時間、次の命令の実行ができない。これに対して、Silvermontでは、このようにロード命令が終わらないときにも、次の命令が実行可能であれば、順序を変えて実行するOut-of-Order実行に変え、コアの性能を引き上げている。

なお、現行製品のSaltwellプロセサでは、In-Order実行で次の命令が実行できない場合は、他のスレッドの命令を実行することでロスを減らす2スレッドのマルチスレッドがサポートされているが、Out-of-Order実行をサポートするSilvermontは、マルチスレッドはサポートしていない。

Silvermontでは、Out-of-Order実行などでシングルスレッド性能を引き上げ、22nm Tri-Gateプロセスの採用とあいまって、広い電力-性能レンジで動作するようになった

Atomの発表時点でも、IntelのCoreシリーズのプロセサではOut-of-Order実行が行われていたが、複雑な制御のためにトランジスタ数が多くなり、消費電力も増えることからAtomでは簡単なIn-Order方式が採用されたのであるが、Silvermontでは、消費電力を抑えてOut-of-Order実行するさまざまな工夫で低電力、高性能なx86コアを実現している。

Intelは、このSilvermontプロセサをベースにそれぞれの分野向けの各種のSoCの開発を予定している。

SilvermontプロセサベースのSoC製品。左からマイクロサーバ向けのAvoton、通信処理向けのRangley、タブレット向けのBayTrail、スマホ向けのMerrifield、インフォテイメント向けの名称未定のSoC

昔であれば、プロセサチップは1種類で、それぞれの分野向けの周辺チップを付ければ良かったのであるが、小型、省電力化のために周辺を含めて1チップ化することが必要になっており、このように多くの種類のSoCの開発が必要になってきている。このため、Intelでは設計の自動化を進め、多種の派生製品を効率よく開発する体制を整えているという。

今回の発表は、Silvermontの発表であるが、2014年は14nmプロセスの「Airmont」、その次の年は名称未定の新プロセサを投入するというロードマップも発表された。

Atomプロセサのロードマップ。22nmプロセスのSilvermontの1年後に14nmプロセスのAirmont、さらに、その次の年には名称未定の新プロセサを投入する

以前のAtomはCoreよりも世代の遅れた半導体プロセスを使っていたが、近年では、ARMに対抗するため、プロセス世代の遅れをキャッチアップして性能の向上を加速する作戦を取っており、45nmのBonnel、32nmのSaltwell、そして2013年後半には22nmのSilvermontと、毎年、プロセスを更新した新プロセサを投入してきている。来年は14nmプロセスを使うAirmontを投入し、プロセス世代としてはCore系のプロセサと並ぶことになる。

このような毎年のプロセスの更新はスタートが遅れていたから可能であって、Airmontで最先端のプロセスに追いついてしまうと、次の年に10nmプロセスというわけにはいかない。このため、その次は同じ14nmプロセスでマイクロアーキテクチャを革新する。ということで、Coreプロセサと同じ、プロセスとマイクロアーキテクチャの革新を1年おきに繰り返すTick-Tock型のロードマップとなる。