解説

64bitプロセッサ新時代の投資術

1. なぜ64bitプロセッサなのか

デジタルアドバンテージ
2004/03/02

解説タイトル

 2004年2月17日、米国カリフォルニア州サンフランシスコで開催されたIntelの開発者向けのカンファレンス「Intel Developer Forum(IDF) Spring 2004」の基調講演において最高経営責任者(CEO)のクレイグ・バレット(Craig Barrett)氏は、「IA-32アーキテクチャを拡張し、64bitのメモリ拡張技術を導入したサーバやワークステーション向けのプロセッサを2004年第2四半期初めに投入する」と述べた。Intelは、この64bitのメモリ拡張技術を採用するIA-32アーキクチャを「IA-32eアーキテクチャ」と名付けている。IA-32eアーキテクチャについては、一般の新聞などでも報道されたので、気になっている人も多いのではないだろうか。

IDF Spring 2004のバレット氏の基調講演で示された次期Intel Xeonの機能
図のように64bit対応、電源管理機能、PCI Expressの対応と、次期Intel Xeonのプラットフォームは新機能が盛りだくさんの予定だ。

 IA-32eアーキテクチャの実装など技術的な話は別の機会に譲るとして、ここではIA-32eアーキテクチャの登場により、64bitサーバがどのような展開を見せるのか予想してみよう。

64bitプロセッサの必要性

 IA-32アーキテクチャをベースに64bit化を実現したプロセッサとしては、すでにAMDからAMD Opteron/AMD Athlon 64がリリースされている。AMDは、この64bitアーキテクチャを「AMD64アーキテクチャ」と呼んでおり、サーバ/クライアントPCの両方で採用を進めている。IntelのIA-32eアーキテクチャは、Pentium 4(Prescottコア)で採用されたストリーミングSIMD拡張命令3(SSE3)などの一部の命令を除いてAMD64アーキテクチャと同じ命令セットが採用されている。SSE3などを使わないアプリケーションならば、AMD64とIA-32eはバイナリ互換が実現可能だ。また、すでにリリースされているAMD64対応のLinuxは、IA-32eアーキテクチャでも実行できる可能性が高い。さらに、2004年第2四半期にリリースが予定されているAMD64対応のWindows XP/Windows Server 2003も同様にIA-32eeアーキテクチャで利用できるようになるはずだ。つまり64bit環境においても、既存のIA-32アーキテクチャ(AMD Athlon XPとPentium 4)と同様のバイナリ互換性が実現されるわけだ。

 このようにAMD64とIA-32eの両アーキテクチャがバイナリ互換を実現したことで、多くのソフトウェア・ベンダからAMD64/IA-32eアーキテクチャ(以下、両アーキテクチャを指す場合はx64アーキテクチャとする)対応のアプリケーションが登場することが予想される。これまでIntelのIA-32アーキテクチャをベースとした64bitプロセッサの動向が不明だったため、AMD64アーキテクチャへの対応をためらっていたベンダも、これで心置きなくx64アーキテクチャへの対応が可能となる。ユーザーにしても、いまAMD Opteron搭載サーバで64bit環境を構築しても、将来的にIA-32eアーキテクチャ採用のIntel Xeon搭載サーバに移行できるというメリットがある。もちろん逆にIntel Xeon搭載サーバからAMD Opteron搭載サーバへの移行も可能になる。64bit環境においても価格や用途などによって、両社のプロセッサから選択可能になり、競争が起きることはユーザーにとっても望ましいことといえるだろう。

 ではx64アーキテクチャには、どのようなユーザーにどういったメリットがあるのだろうか。まず一般に64bitプロセッサのメリットは、広いリニアなメモリ空間が取れることだとされている。AMD64とIA-32eの両アーキテクチャとも、論理アドレス64bit/物理アドレス52bitをサポートする。実際には、現行のAMD Opteronは40bit(1Tbytes)の物理アドレスに制限されているが、それでも十分な広さを持つ。IA-32eアーキテクチャを採用する次世代Intel Xeonの物理アドレスなどについては明らかになっていないが、AMD Opteronと同様、40bit前後に制限されるものと思われる。

 こうしたメモリ空間の広さは、データベース・サーバや科学技術計算といった用途では一度に扱えるデータ量が大幅に増えることを意味し、大幅な性能向上が期待できる。基幹業務や構造解析といった用途において、64bitプロセッサはメリットを発揮することになる。こうした用途では、現在のところRISC/UNIXサーバやItanium 2搭載サーバが大きなシェアを持っている。半面、ファイル・サーバやWebサーバでは、IA-32アーキテクチャのシェアが大きく、64bitプロセッサのメリットも生かせる用途でない。x64アーキテクチャは、こうしたすみ分けに変化をもたらすかもしれない。

 まずx64アーキテクチャは、既存の豊富な32bitアプリケーションが利用できるという大きなメリットがある。Itaniumプロセッサ・ファミリ(IPF)でも、x86互換機能やIA-32EL(IA-32のエミュレーション・ソフトウェア)により、既存の32bitアプリケーションが利用できるが、性能的に若干、AMD OpteronやIntel Xeonなどに見劣りする。後述のように今後、IPFの性能が大幅に向上するにつれ、32bitアプリケーションの動作性能もx64アーキテクチャ採用プロセッサに追い付くだろう。ただ、それは数年後のことだ。既存の32bitアプリケーションを活用し、64bit環境を構築するのならば、x64アーキテクチャが望ましい。バックアップ・ソフトウェアや管理ツールなどは、64bitアプリケーションとするメリットはあまりないので、これらの既存アプリケーションが利用可能なx64アーキテクチャは、結果的に安価にシステムが構築できる可能性がある。高い性能と信頼性が要求される基幹業務系データベース・サーバや高度な科学技術計算サーバ以外では、x64アーキテクチャへの移行が始まるかもしれない。

 一方クライアントPCでは、いまのところ64bitプロセッサの持つ広いメモリ空間を必要するアプリケーション分野はほとんどない。もちろん、ニワトリとタマゴの関係ではないが、64bitプロセッサを搭載したクライアントPCが普及しなければ、その機能を生かしたアプリケーションは登場しない。数年後、64bitプロセッサでなければ、実現不可能なまったく新しいクライアント・アプリケーションが登場するかもしれない。このとき、IPFが圧倒的な性能とリーズナブルな価格を実現した場合、状況は混とんとする可能性がある。だが、既存の豊富な周辺機器やアプリケーションのサポートを考えると、クライアントPCでは32bit環境から64bit環境へのシームレスな移行が可能なx64アーキテクチャが有利なのは間違いない。

 次ページでは、IA-32eアーキテクチャに関する疑問に答え、64bitプロセッサへの移行について検討してみることにしよう。

 

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  [解説] 64bitプロセッサ新時代の投資術
  1. なぜ64bitプロセッサなのか
    2. IA-32eアーキテクチャの将来
 
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