新しいItanium®プロセッサーで加速化する
レガシー・マイグレーション

　インテルがItanium®プロセッサー・ファミリーの第5世代目に当たる「デュアルコア インテル® Itanium® 2プロセッサー9000番台」（開発コード名：Montecito）を7月19日に発表した。いまだにXeon®プロセッサーとの違いは何かが話題になることがあるが、Itanium®プロセッサー・ファミリーはメインフレームや、SPARCあるいはPOWERといったRISCプロセッサーを代替するために開発された64ビットCPUであり、役割・機能の両面でXeon®プロセッサーとは大きく異なっている。

　このインテルの狙いは既に日本で成果をもたらしている。国内におけるシステム売上金額の比較で、2006年第1四半期においては、Itanium®プロセッサーはSPARC、POWERをともに上回った。その大きなきっかけは、日本では基幹システムにメインフレームやRISCベースのレガシーなプラットフォームを使い続けてきたユーザーが多いこと。日本のシステムベンダーは基幹システムに適用可能なオープンなプラットフォームとしてItanium®ベースのサーバーを位置付け、推進してきた。

　インテル マーケティング本部サーバ・プラットフォーム・マーケティング部部長の徳永貴士氏は次のように表現する。

　「米国を始めとする海外の例では、サーバー統合を目的としたItanium®プロセッサー・ベース・システムの採用が多い。特に日本では、基幹系システム移行の際にItanium®プロセッサーが数多く採用されている。日本では国内のハードウェア・ベンダーを中核に、ハードウェアからOS、アプリケーションといったすべてを提供できる体制が整っていて、それがエコシステムとして機能している」

　基幹系システムというと最初に思い浮かべるのがメインフレームという状況のなか、最近はユーザー側も1社独自仕様のシステム環境に縛られるのではなく、オープン系への移行を真剣に考え始めている。このことが、10以上のOSと8200以上のソフトウェアが動作するItanium®プロセッサーの普及を促しているもう1つの理由になっているという。

　国内外のハードウェア・ベンダーを中心に、ハードウェアを単に提供するだけでなく、その上で動くソリューションの提供に力を入れている。このような製品提供やそれをサポートする体制があることが、さらにItanium®ベースのシステムを顧客が採用する要因となっている。

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　IDCの調査を見る限り、この流れが今後世界的に広がっていく可能性は高い。同社によると、SPARC、POWER、Itanium®プロセッサーをベースとしたハイエンドシステムの市場は今後5年間にわたり微増に留まるが、その中でPOWERは現状維持あるいは減少、SPARCは減少する一方、Itanium®ベース・システムのみが年率25％以上成長すると予測されている。

		並列化を意識したプロセッサーであることの意味

　一般的なプロセッサーとItanium® 2プロセッサー・ファミリーの根本的な違いは、このプロセッサー・ファミリーが当初から並列化を意識して1から設計されていることにある。その最適化を実現しているのはEPIC（Explicitly Parallel Instruction Computing: 明示的並列命令コンピューティング）技術である。

　一般的なプロセッサーでは、同時に実行できる命令をプロセッサー内部で実行時に判断する。しかしこれでは並列処理の高速化に限界が生じる。これに対してEPICでは、コンパイル時に同時実行可能な命令をあらかじめ判断し、これを「バンドル」と呼ばれるグループにまとめたものをプロセッサーが実行する方法をとることにより、高速化における限界を打破している。EPICではまた、データロードの投機的実行により、データをアクセスする前にロード開始要求を出してデータアクセス遅延を回避し、さらにプレディケーション（述語）による命令実行によって条件分岐予測の外れによるペナルティを回避することが可能となっている。

　デュアルコア インテル® Itanium® 2プロセッサー 9000番台では11個の演算ポートと264個のレジスタを搭載し、2つのプロセッサー・コアによって多数の命令の並列処理をサポートする。さらにハイパースレッディング・テクノロジーを新たに搭載した。これは1つのプロセッサーを論理上2つのプロセッサーに見せかけ、2つのスレッドを並列に実行させる技術だ。さらに24Mバイトという大容量のオンダイ・キャッシュにより、メモリー遅延の低減を図っている。こうしたリソースをEPICによって最大限に活用するところにItanium®プロセッサー・ファミリーの最大の差別化ポイントがある。

　たとえばマイクロソフトでは、社内のデータハウス用途でのSQL Server 2005クエリ応答時間が、前世代のItanium® 2プロセッサー（9Mキャッシュ、開発コード名；Madison 9M）搭載システムと比較して、最新のデュアルコア インテル® Itanium® 2プロセッサー搭載システムでは8分の1と大幅に改善したと報告している。TPC-Cベンチマークでも、前世代のItanium®2プロセッサーに比べ、Itanium®プロセッサー9000番台では約2倍の性能を発揮している。

　単純な性能比較だけでなく、プロセッサー数を増やしていった際に、性能がきちんとスケールするかも重要だ。これについても16、32、64、128とプロセッサ数を増やした際に、プロセッサー数にほぼ比例した性能を達成したという実証報告も公表されている。

　その圧倒的な性能とリソースを有効活用するため、インテルはこのプロセッサーに仮想化ソリューションの基盤となるインテル バーチャライゼーション・テクノロジーの実装を行っており、仮想化環境の発展に役立つと期待されている。また、従来の製品に比べて最大20％の消費電力低減を実現した。

		基幹系システムで通用する信頼性

　メインフレーム・クラスのシステムを実現するには、パフォーマンスや拡張性以外に不可欠な要素がある。信頼性だ。Itanium®プロセッサー・ファミリーにはほかには見られない信頼性機能が組み込まれているが、デュアルコア インテル® Itanium® 2プロセッサー 9000番台では、これがさらに進化した。

　新プロセッサーでは2つのプロセッサーで同一の処理を行い、処理結果が同一であることを確認して信頼性を向上するロックステップという機能が利用可能だ。

　また、新プロセッサーには24Mバイトという大容量のオンダイL3キャッシュが搭載されている。これが性能に大きく寄与するが、データの信頼性について問題が発生する場合がある。

　「最新のItanium® 2プロセッサー9000番台には、キャッシュのエラーを検知し、これがハードウェア・エラーだった場合にそのキャッシュラインを無効化するインテル キャッシュ・セーフ・テクノロジーが搭載されている。「これは、メインフレームでは実装されているが、RISCシステムではあまり実装されていない」（徳永氏）

		プロセッサーの潜在能力を発揮させるために必要なこと

　「今では、基幹系システムの実現には並列化が重要と、どのマイクロプロセッサー・ベンダーでもいうが、インテルではすでに10年以上前に開発に着手し、5年前にItanium®プロセッサーの量産出荷を始めた時点から、ハードウェア及びコンパイラーという両面において並列化に積極的に取り組み、実装を提供している。今後10年、20年というスパンで、並列化は性能、信頼性の面でより重要な技術となるだろう」と徳永氏はいう。

　並列化に代表されるさまざまな新機能を活用するには、機能をプロセッサーに搭載すればいいというものではない。プロセッサーのもっている機能を最大限に引き出すOSやアプリケーションがなければ、いかに機能が進化しても宝の持ち腐れとなってしまう。従来の1社垂直統合型展開から、ユーザー企業の選択肢拡大につながるオープン・ソリューションの普及を目指し、Itanium® Solutions Allianceが発足した。アプリケーション、ハードウェア、OS、そしてプロセッサーのベンダーが中核となっているこのアライアンスでは、Itanium®ベースのソリューションの開発支援および普及の促進に取り組んでいる。

　 また、インテルからは、ソフトウェア・ベンダーに対し開発のためのさまざまなサポートが提供されている。コンパイラーやパフォーマンス・アナライザーなどの開発者向けツール群の提供を始めとし、エンタープライズ・ラボ、IAチューニング・ラボでの技術支援、並列化技術をレクチャーするソフトウェア・カレッジを開催し、技術的な情報共有も行っているという。このようなサポート体制が、今後の新しいItanium®プロセッサー・ベースの基幹システムのあり方を左右することになるのだろう。