Core i7-4770Kレビュー：Haswellはより高速、デスクトップ愛好家はあくび

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HaswellがIntelの第4世代Coreアーキテクチャに

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ライバルに数歩遅れをとりながらも、自分のゲームでトップに立つというのはどういうことか、ご存知ですか？ まあ、そうでもないかもしれません。しかし、Intelは確かに知っています。デスクトップCPUに関して言えば、Intelの最高級パーツはAMDの精鋭を凌駕し続けています。それは、純粋なパフォーマンスと効率性においても同じです。

私たちはスピードと効率性が大好きです。しかし、健全な競争がイノベーションを推進していくことも望んでいます。そして繰り返しになりますが、デスクトップPCにおいては、Intelを駆り立てるほどの競争は見られません。Ivy BridgeベースのCPUは、一般的に前世代からわずかに進化した程度です。Sandy Bridgeアーキテクチャには多くの注目すべき改良点が含まれていましたが、前例のない統合は、Intelがモビリティにますます注力していることを露呈させていました。Quick Syncのような優れた機能を私たちが利用できるようになったにもかかわらず、IntelはオーバークロックをKシリーズSKUに限定することで、愛好家層の価値を削ぎ落としていました。

Haswellにも、これまでと変わらない性能が期待できます。クロックあたりのパフォーマンスが著しく向上し、グラフィックスが高速化し、特定のワークロードを高速化できる追加機能が期待できます。しかし同時に、オーバークロックの扱いがぎこちない（今回も）、グラフィックス面での奇妙な決定（今回も）、そしてデスクトップPCをアップグレードする人もいれば、Haswell搭載のモバイルプラットフォームを求める人も増えるような、段階的な性能向上も見られるでしょう。

ちなみに、これは完全に設計によるものです。Haswellではパワーが最優先です。その結果、このアーキテクチャはIntelがこれまで手がけてきた中で最も幅広いデバイスに単一の設計で対応できるようになります。しかし、デスクトップPCの愛好家たちの努力が、このすべてを可能にする上で後回しにされていると私は考えています。

インテルの第4世代コアアーキテクチャとして知られるHaswell

Intelは、Haswellベースのプロセッサの詳細を段階的に発表しています。同社は、超低消費電力セグメントからパフォーマンス重視のセグメントまで、様々なインターフェースに対応したアーキテクチャの複数のバリエーションを出荷する予定です。しかし、現在発表されているのはクアッドコアSoCのみです。技術的には、Intelはデスクトップとモバイルの両方に対応していますが、ここでは意図的にデスクトップCPUのCore i7-4770Kに焦点を当てています。私は約3か月前にCore i7-4770Kのパフォーマンスに関するプレビュー記事を公開しましたが、その記事にもIntelの計画に関する情報が含まれています。

Haswellベースのクアッドコアプロセッサは、モバイル市場とデスクトップ市場をカバーする2つの構成で出荷されます。ただし、現在準備が整っているのは1つだけです。このチップは、GT2とも呼ばれるHD Graphics 4600エンジンを搭載しています。もう1つは、Iris Pro Graphics 5200（またはGT3e）を搭載し、後日リリースされる予定です。Intelのエンジニアは、高い電力上限と十分な冷却性能があれば、Iris Proは驚くほど優れた拡張性を発揮すると主張しています。ただし、このハイエンドグラフィックスエンジンを搭載したCPUはBGAのみ、つまりはんだ付けされています。そのため、LGA 1150搭載のマザーボードを購入する愛好家は、4コアでHD Graphics 4600を搭載したCore i7およびCore i5 CPUしか見つけることができません（厳密に言えば、コア数が少ない35WのCore i5もありますが、まだ公表されていません）。

このHaswellの実装は16億個のトランジスタで構成されており、同等のIvy Bridge構成の14億個から増加しています。Intelの22nmノード向けに最適化されたこのダイは177平方ミリメートルで、クアッドコアのIvy Bridgeの160平方ミリメートルよりわずかに大きいだけです。

Ivy BridgeとHaswellを並べてみると、見分けがつかないかもしれません。両者の差は「わずか」2億トランジスタですから。トランジスタ数が14%増加したのは、主に前世代と比べてグラフィックスリソースが25%増加したことによるものです。

プロセッサ コアに変更がないというわけではありません。Intel によると、今日のレガシー コードと将来登場するアプリケーションの両方の高速化に特に重点を置いたとのことです。そのために、バッファーが大きいほどアウトオブオーダー ウィンドウが拡大され、従来は実行を待たなければならなかった命令がより早く見つけられ、処理できるようになります。Haswell のウィンドウは 192 命令です。Sandy Bridge は 168 でした。Nehalem は 128 でした。Haswell の分岐予測機能も改良されています。これは Intel が世代ごとに実現していることですが、それには十分な理由があります。なぜなら、これによりパフォーマンスが向上すると同時に、分岐の予測が誤っていることによる無駄な作業が防止されるからです。以前は、Intel のアーキテクチャでは 1 クロック サイクルあたり 6 つの操作を実行できました。しかし、Haswell には 2 つの追加ポート (整数 ALU 1 つとストア 1 つ) があり、1 サイクルあたり最大 8 つの操作を実行できます。また、大規模なデータ セットを扱うワークロードでは、より大きな L2 TLB の恩恵が期待できます。

これらの変更により、HaswellのIPCはIvy Bridgeと比較して大幅に向上しました。最上位のCore i7-4770Kは-3770Kと同じ3.5GHzで動作するため、汎用アプリの高速化の大部分は、この世代のCore i7-4770Kで実現されると予想されます。

確かに、5 つの異なるプロセッサ (4 つの異なるアーキテクチャを採用) を同じ一定の 4 GHz に設定すると、まず、Intel が AMD と比較してどれだけ多くの作業を行っているかがわかり、次に、Intel のパフォーマンスが着実に向上していることがわかります。

IntelがHaswellに新たに追加した2つの実行ポートに加え、ポート1と2には256ビットのFused Multiply-Addユニットが搭載され、1サイクルあたりの理論上の浮動小数点演算のピーク回数が倍増しました。整数演算もAVX2命令のサポートにより大幅に高速化されています。

もちろん、アーキテクチャの計算能力を何倍にも高めても、コアに十分な速度でデータを取り込めなければ意味がありません。そこで、Intelはキャッシュにもいくつかの変更を加えました。HaswellのL1キャッシュとL2キャッシュは、Ivy Bridgeと同じサイズです（コアあたり32KBのL1データキャッシュ、32KBのL1命令キャッシュ、256KBのL2キャッシュ）。ただし、キャッシュへの帯域幅は最大2倍に増加しており、合成テストではL1Dが実際にかなり高速化していることが確認できます。Intelは、L2から1サイクルごとに1回の読み取りが可能（ Ivy Bridgeでは2サイクルごとに1回の読み取り）と主張していますが、独自のテストではその数値を再現できませんでした。