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64bit環境でのメモリ使いこなし術大容量メモリで作業を快適に！1/2

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64bit版ドライバの対応状況 1/2

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TEXT：宮崎真一

64bit Vistaで仮想環境を試す

64bit Vistaでは、32bit版を大幅に上回る物理メモリを利用することが可能だ。これを活用できる方法の一つとして、最新CPUが搭載している仮想化支援機能にも対応する仮想マシンソフト「Virtual PC 2007」を紹介しよう。

64bit環境で仮想マシンを使うメリットとは？

　64bit環境を利用する上での最大のメリットは、やはり最大メモリ搭載量の上限が事実上なくなる点だ。この大容量メモリ環境を有効に活用できる方法として、MicrosoftのVirtual PC 2007を紹介しよう。このソフトはPCハードウェアをエミュレートし、仮想マシンを構築するもので、Virtual Machine Monitor（以下VMM）と呼ばれる。もとのOS（ホストOS）上に別のOS（ゲストOS）の動作環境を構築した際に、ホストOS上からハードウェアリソースを制御し、ゲストOSに橋渡しする役目をになっているわけだ。

　今回は、4GBメモリを搭載した環境でテストを行なったが、ゲストOSに最大で3,582MBのメモリ容量を割り当て可能だった。ちなみにホストOSが32bitだと同じハードウェア環境でもホストOSが認識するのは3,256MBで、ゲストOSにはうち2,814MBまでしか割り当てられなかったため、とくにメモリ容量については64bitのほうが融通が利くと言える。下で紹介するVirtual PC 2007はゲストOSに32bitしかサポートしないので、一つの仮想マシンに3,223MBを超える容量を割いてもあまり意味がない。つまり、ホストOSに64bitを利用する強みは、仮想マシンを二つ、三つと起動していった際に、より多くのメモリを割り当てられる点になるだろう。

今回用いた32bit Vista環境では、ホストOSからは3.25GBしか認識できず、仮想マシンに割り当てられる最大メモリは2,814MB

一方、64bit環境では最大で3,582MBのメモリを割り当てることができた

仮想マシンを複数起動した場合、それぞれにメモリを割り当てる必要がある。こうした場合は、より多くのメモリを利用できる64bit環境を選びたい

Virtual PC 2007でWindows Vistaをインストール

　では、64bit版のWindows Vista Ultimate 上で仮想環境を構築する手順を解説しよう。Virtual PC 2007はMicrosoftのWebサイトから無料でダウンロードできる。32bit版と64bit版の実行ファイルのうち64bit版を選択して、インストールすれば準備完了だ。

　Virtual PC 2007は、ゲストOSとして64bit OSをサポートせず、Linuxの動作もサポート外。CPUがシングルコア動作で、USB機器も動作しない点は留意しておきたい。

　実際にゲストOSをインストールする前に、まずウィザードに従って仮想マシンの構築を行なう。インストールするOSの種類、HDDやメモリの容量を適宜指定していく。

　次はOSのインストールを行なう。Virtual PCコンソールの［起動］をクリックすると、仮想マシンが立ち上がる。初期状態では光学ドライブを認識しないので、Virtual PC 2007のメニューにある［CD］から［物理ドライブ D：（ドライブレターはホスト側の環境に左右される）の使用］を選択すると、仮想環境から光学ドライブが利用可能となるので、あとは通常のOSインストールと同じ手順で進めていけば環境構築は完了だ。

　仮想マシン環境の操作で一つだけ注意しておきたいのは、OSインストール直後に、ゲストOSからホストOSへ移動する際には、右［Alt］キーを押しながらマウスを操作する必要があること。

　このため、コンソールメニューの［操作］にある［バーチャルマシン追加機能のインストール／更新］を選択しておこう。すると、ホスト／ゲストOS間をマウスで自由に行き来できるようになり、ファイルの受け渡しなどもドラッグ＆ドロップでも行なえるようになる。ただし、ゲストOSでは、ビデオカードはDirectXには非対応のS3 Trio 32/64としてエミュレーションされるため、Windows Aeroを利用することはできない。

1 まずはバーチャルマシンの構築から始める。手順はウィザードに沿って行なうだけといたって簡単

2 インストールするOSを選択すると、メモリやHDDの容量、それにサウンド関係の設定が自動で決定される

3 メモリ容量は一度設定した後からも変更できる。ホストOSが 64bit版Vistaなら、最大で3,582MBを割り当て可能だ

4 物理ドライブの指定だけ行なえば、あとは通常のOSインストールと同じ手順で仮想化環境が構築できる

5 Virtual PC 2007を利用し、Vista Ultimate 64bit上で Vista Ultimate 32bitが動作している

6 バーチャルマシン追加機能のインストール／更新を行なうと、マウスカーソルでホストーゲスト間を行き来できるようになる

Intel CPUが搭載する仮想化支援機能「VT」

　Core 2 DuoなどのIntel製CPUには、Intel Virtualization Technology（以下VT）、Athlon 64 X2などのAMD製CPUにはAMD Virtualization（以下AMD-V）という機能が実装されている。これらは“仮想化支援機能”と呼ばれ、複数の仮想マシンを効率的に動作させるために用意されたものだ。

　Intel VTには、Core 2 DuoなどのIntel VT-x、ItaniumなどのIA-64用であるIntel VT-i、I/O関連機能のIntel VT-dがある。ちなみにIntelの仮想化支援機能はマザーボードのBIOSでVanderpool Technologyとも表記されるが、こちらは開発コードネームとなる。

　従来、VMM動作時にはホストOSとゲストOSのCPUに対する特権命令が競合することがあり、これをVMM側で監視、修正していたため、このオーバーヘッドがパフォーマンスの低下を引き起こしていた。しかし、VT-xには、VMX rootとVMX non-rootという二つの動作モードがある。ゲストOSは通常VMX non-rootモードで動作するが、必要に応じてVMX rootモードに切り換わって制御をVMMに委ねる。これによりVMM側で特権命令を監視、修正する必要がなくなり、その分、パフォーマンスが向上する。またVT-xには、ゲストOSからCPUに対する命令を保存するVirtual Machine Control Structure（以下VMCS）と呼ばれるデータ領域が用意され、複数のゲストOSを起動した場合、これをスムーズに切り換えられる。

　なお、VTはCore 2 Duo E8190、E4000シリーズと、T5600を除くT5000シリーズなどには実装されていないので、VMMを利用する際にはCPUの選択に注意したい。

ASUSTeKのP35マザーボード、P5K PremiumでVTを利用するには、BIOSのVirtualization Technologyという項目をEnabledにする

　今回、VTの有効／無効をBIOSで切り換えられる環境を用意し、Virtual PC 2007上でゲストOSのパフォーマンスを測定した。

　結果は、VT有効時のほうがスコアが高くなってはいるが、その差はわずか。この原因にはVirtual PC 2007が十分にVTに対応し切れていないことがて挙げられる。Windows Server 2008で新たに実装されるるVMM環境のHyper-Vでは、ゲストOSはホストOSの影響を受けずにマイクロカーネル的な動作を行なって仮想マシンを制御する。このため、オーバーヘッドが減少、パフォーマンスも向上すると見られる。Hyper-VだとIntel VTの恩恵が色濃く表われるのではないだろうか。

　また、512MB、1GB、1.5GBと、512MBずつ仮想マシンへのメモリ割り当てを増やし、それぞれSandra Professional XIを用いてメモリの帯域幅についてベンチマークを行なってみたところ、メモリの割り当て容量が少ないほどパフォーマンスが高くなることが分かった。これは、ホストの物理メモリと、仮想マシンのメモリの間で、アドレスマッピングなどを行なうなど、物理メモリをエミュレートしており、割り当て容量が増えるほどオーバーヘッド大きくなるためだと思われる。ここから、実際に仮想環境にメモリを割り当てる際には、利用するアプリケーションなどの環境に応じて、できるだけ割り当てメモリは少なくするのがよいようだ。

【テスト環境】
CPU：Core 2 Duo E6850（3GHz）
マザーボード：ASUSTeK P5K Premium/WiFi-AP
メモリ：ノーブランド PC2-6400 DDR2 SDRAM 1GB×4
ビデオカード：ASUSTeK EN8800GTX/HTDP/768M（NVIDIA GeForce 8800 GTX）
HDD：日立GST Deskstar 7K250 HDT722516DLA380（Serial ATA 2.5、7,200rpm、160GB）
ホストOS：Windows Vista Ultimate 64bit
ゲストOS：Windows Vista Ultimate 32bit

Intel VTとAMD-Vの違い

本文中はIntel VT-xの解説にとどまったが、AMD-Vと違いがあるのかを疑問に思う人も少なくないだろう。基本的にIntel VT-xとAMD-Vとの間には互換性はなく、仮想化支援機能の実装方法も異なっている。AMD-VではゲストOSが直接管理するVMXモードに相当するゲストモードや仮想化専用の命令セット、それに仮想アドレスから物理アドレスに変換する際のページテーブルを格納するTranslation Lookaside Bufferにタグを付けたものがCPUに搭載され、高速化が図られている。また、Intel VT-xとの互換性はないが、その差はVMMで吸収されるため、ユーザーはとくに違いを意識することなく利用できる。