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最新デュアルコアCPU Clarkdaleを大解剖
TEXT:鈴木雅暢
デュアルコア+Hyper-Threadingで最大4スレッド処理を実現
低コストに高性能をゲット HTでマルチスレッドが強力に
 Clarkdaleは、すべてデュアルコアのCPUである。Core 2シリーズで一気にクアッドコアが普及し、今さらデュアルコアなんてもの足りない、という印象もあるだろう。しかし、Core i5とCore i3では擬似的にコア数を倍増させる同時マルチスレッディング技術のHyper-Threading(HT)を全モデルで採用している。

 HTは、1コアにつき2コア分の命令(スレッド)を同時に取り込み、1スレッドの実行中に余ったリソースを使って処理を進めることで処理性能を向上させる機能で、デュアルコアなら4スレッドを同時実行できる。シングルスレッドのアプリケーションにはほとんど効果はないが、マルチスレッド/マルチコアに最適化されたアプリケーションでは最大で30%程度の性能向上が期待できる。

 実際に四つのコアを持つクアッドコアには性能で劣るが、HT機能の実装はコアを二つ増やすよりは格段に少ないトランジスタの追加で実現でき、コスト的にも消費電力的にも効率がよいパワーアップ手法だ。後述のTurbo Boostと組み合わせるとさらに効果的で、ローエンド&ミドルレンジのCPUとしては、こういった高クロックデュアルコアにHTとTBという組み合わせは実用的な実装だ。
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imageHTを使って擬似的にクアッドコア化
Hyper-Threadingでは、CPUの1コアにつき2スレッドの処理を行なうことができる。OS上では1コアを2コアに見せかけているため、デュアルコアCPUの場合、コアが四つあるように見える
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ClarkdaleコアのCore i5で新たに追加された暗号化処理命令とは?
Clarkdaleの中でも上位のCore i5ブランドのモデルでは、新たに「AES-NI」および「PCLMULQDQ」という新命令に対応している。前者はAES(Advanced Encryption Standard)の暗号化/復号化処理を高速化する。後者はキャリーなしの64bit整数乗算を二つ同時に実行する命令で、こちらもやはり暗号処理を効率化するのに貢献すると言われる。すでにWindows 7標準の暗号処理APIに採用されており、AESの暗号化/復号化処理テストを含むPCMark VantageのSystem Test SuiteやCommunicationsでは、新命令に対応したデュアルコアのCore i5がクアッドコアのCore i7を大きく上回るスコアをマークするなど、その効果は早速現われている。
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Turbo Boostによる動作クロックと倍率の変化を分析
最大クロックは期待薄もHT有効時でも効果的にターボ
 Clarkdaleの中でも上位のCore i5ではLynnfieldと同様に、Turbo Boost(TB)に対応している。TBについては下図を参照してほしいが、Core i5では1コアアクティブ時で最大266MHzの上乗せと、Lynnfieldの1コアアクティブ時の665MHzよりも小幅となっている。

 実際にCore i5-661のクロックが、どの場面でどのように変化するかを見てみたのが下の画面である。CINEBENCH R10の1CPUレンダリングはシングルスレッド処理のため3.6GHzで動作してもよいはずだが、CPU-Zの表示は常に3.46GHzだった。Windows 7ではシングルスレッドでも必ずしも1コアのみに処理を集中させるわけではないので、ちょくちょく片方のコアが利用されてしまうのだろう。一応瞬間的にT-Monitorが3.6GHz動作を検出してはいる。一方、xCPUレンダリングでは2コア+HTがフルに活用されるため、消費電力や発熱は大きくなるが、きちんと2コアアクティブ時の上限である3.46GHzで動作した。

 結局、実質的に高負荷時にはほぼどんな場面でも2コアアクティブ時の上限で動作すると考えてよさそうだ(Core i5-661の場合)。マルチスレッド時にはHTも有効になるので、エンコードなどのマルチスレッドに最適化された処理も従来のデュアルコアCPUよりかなり高速にこなすことができるだろう。
imageCore i5-661のアイドル時
Core i5-661の定格クロックは3.33GHz(内部倍率25倍)だが、CPUの省電力機能により、最低1.2GHz(9倍)までクロックが下がる。何か動作があったときに倍率が上昇しているのが分かる
imageシングルスレッド処理時
CINEBENCH R10の1CPUレンダリング中。上画面のT-Monitorではまれに最大の3.6GHz(内部倍率27倍)まで上がることもあるが、CPU-Zの表示は常に3.46GHz(26倍)だった
imageマルチスレッド処理時
CINEBENCH R10のxCPUレンダリング中(マルチスレッド処理)。デュアルコア+HTの4スレッドをフルに使うが、常時2コアアクティブ時の上限である3.46GHz動作だった
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【検証環境】
マザーボード:GIGABYTE GA-H55M-S2H(Intel H55)、ASUSTeK P5Q-EM(Intel G45+ICH10R)
メモリ:Corsair Memory CMX8GX3M4A1600C9(PC3-12800 DDR3 SDRAM、2GB×4 ※2枚のみ使用)、Corsair Memory TWIN2X4096-6400C5(PC2-6400 DDR2 SDRAM、2GB×2)
グラフィックス機能:Intel Core i5-661内蔵(HD Graphics)、Intel G45内蔵(GMA X4500HD)
HDD:Western Digital WD VelociRaptor WD3000HLFS(Serial ATA 2.5、10,000rpm、300GB)
OS:Windows 7 Ultimate 64bit版
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