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Monthly Lecture Meeting 58th

Monthly Lecture Meeting 58th. CPU の行方 -CPU の最新技術と今後 -. 発表者 　 ○ 荒久田 博士 指導院生　　　　 斉藤 宏樹. CPU. CPU の役割 プログラムの制御，演算の制御，入出力の制御 CPU の性能 動作周波数 単位時間あたりに刻むクロックの数 IPC （ Instructions Per Clock cycle ） 1 クロックあたりに実行可能な命令数 　　 （実行命令数 ÷ 所要クロック数）. 処理性能＝動作周波数 ×IPC. CPU の進化. 1971 年の CPU4004

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Presentation Transcript

  1. Monthly Lecture Meeting 58th CPUの行方 -CPUの最新技術と今後- 発表者 　 ○ 荒久田 博士 指導院生　　　　 斉藤 宏樹

  2. CPU • CPUの役割 • プログラムの制御，演算の制御，入出力の制御 • CPUの性能 • 動作周波数 • 単位時間あたりに刻むクロックの数 • IPC（Instructions Per Clock cycle） • 1クロックあたりに実行可能な命令数 　　 （実行命令数÷所要クロック数） 処理性能＝動作周波数×IPC

  3. CPUの進化 • 1971年のCPU4004 • 動作周波数　 : 108kHz • トランジスタ数 : 2300個 • Intel社の最新CPUPentium4 • 動作周波数　　: 3.06GHz • トランジスタ数 : 5500万個 　　　 動作周波数 　 : 約3万倍 　　　 トランジスタ数 : 約2万4000倍

  4. Intel社の最新技術 • Hyper Threading 1つのCPUを2つの仮想的なCPUとOSに認識させることで 複数のスレッドを同時に実行する技術 HT対応のCPU 通常のCPU

  5. AMD社の最新技術 • Hyper Transport マシン内部に新たな経路を作ることで，CPU・メモリ間の レイテンシを減らす技術 Hyper Transport Bus

  6. メモリ空間の不足 • メモリ空間 • CPUがメモリを参照するための領域 • メモリ空間の不足 • 情報量（動画・音声などのデータ）の増加 メモリ HD

  7. 64bit CPUとは • 64bit CPUの特徴 • 1回の処理で64bitのデータを扱える 32bit CPUにおいて2回に分けて行われていた32bit 　　を超えるデータの処理を1度の処理で行える • 膨大なメモリ空間の利用が可能 32bit CPU:4GByte 64bit CPU:180億GByte

  8. Intel社とAMD社の64bit CPU • サーバー向け • Intel 社 : Itanium2 • AMD社 : Opteron • デスクトップ向け • Intel 社 : Prescott • AMD社 : ClawHammer

  9. Itanium2とOpteron • Itanium2とOpteronの比較

  10. サーバー向けCPUの行方 • Itanium2 • 多くのベンダーから指示されている新たなアーキテクチャ • 単一ＣＰＵとしては，Opteronよりも高性能 • Opteron • 従来の資源を活用することが可能 • 1CPU当たりのコストがItanium2よりも非常に安価 サーバー向けCPUではOpteronが有利

  11. PrescottとClawHammer PrescottとClawHammerの特徴 • Prescott • Hyper Threadingを搭載 （2004年前半には4.0GHzを，2007年には10GHzを予定） • ClawHammer • メモリ統合型コントローラの搭載 動作周波数の更なる高速化 レイテンシの減少によるCPUの処理性能向上

  12. デスクトップ向けCPUの行方 • Prescott • 動作周波数の高速化 • ClawHammer • IPC（Instruction Per Clock cycle）の増加 処理性能＝動作周波数×IPC デスクトップ向けCPUではPrescottが有利

  13. まとめ • 今後使用される技術 • Intel社のHyper Threading • AMD社のHyper Transport • Intel社とAMD社のCPU市場でのシェア争い • サーバー向け AMD社のOpteronがシェアを獲得 • デスクトップ向け Intel社のPrescottがシェアを獲得

  14. 質問用スライド

  15. CPUの処理性能 （処理性能＝動作周波数×IPC）

  16. Hyper Threading補足 • Webサーバのベンチマークパフォーマンス

  17. デュアルチャネル • フロントサイドバスの伝送量 ＞ メモリの伝送量 従来の伝送 デュアルチャネル

  18. EPIC • Explicitly Parallel Instruction Computing • 明示的な並列実行 • 並列実効可能な命令を解析し，複数命令を並列に実行するための情報をあらかじめプログラム中に記述しておくことで実行時にはそれらを同時に実行する • 投機的データロード • データアクセスに選考して，ロード開始要求を出すことで，データが必要となった際にはすぐに実行可能とする • プリディケーション • 条件成立だけでなく，不成立の場合も記述しておくことで，分岐ミスを防ぐ

  19. 現在のCPUのシェア 2002年10月31日時点

  20. パイプライン処理 • パイプライン 複数の命令を少しずつずらして同時並行的に実行する実現方式 ●通常の処理 ●パイプライン処理

  21. スケーラ処理 • スケーラ 複数のパイプラインを設けることで，複数命令を同時に実行する高速化技術 ●通常のパイプライン ●スケーラ

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