解説

IDF Spring 2003レポート(2)
見え始めた変貌する2004年のクライアントPCの姿

2. 新しいプラットフォームがめじろ押しのデスクトップPC

元麻布春男
2003/03/07

解説タイトル


 IDF Spring 2003においてデスクトップPCの分野で中心となったのは、2003年第2四半期に登場する新しいプラットフォーム、2003年後半に登場するプロセッサ、そして2004年以降のプラットフォームに関する話題だ。

2003年第2四半期に登場予定の新チップセットの概要

 まず2003年前半に登場する新しいプラットフォームだが、開発コード名で「Canterwood(キャンターウッド)」ならびに「Springdale(スプリングデール)」と呼ばれるチップセットが中核となる。前者はハイエンドのコンシューマ向けデスクトップPCとローエンド・ワークステーション向け、後者がメインストリームPC向けとされる。図6がCanterwood、図7がSpringdale、それぞれのチップセットを用いたプラットフォームのブロック図だ。いずれもルイス・バーン(Louis Burns)副社長のキーノート・スピーチで用いられたものだが、非常に似通っていることが分かる。あまりにも似通いすぎているせいか、Canterwoodのブロック図にもMCHから直接ディスプレイへの出力が描かれているが、Canterwoodは内蔵グラフィックスをサポートしないことになっているので注意していただきたい。

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図6 ハイエンド向けのチップセット「Canterwood」
メモリ・アクセスを高速化するPerformance Acceleration Technology(PAT)が採用されているのはCanterwoodのみ。Turbo Modeと呼ばれることもあるが、オーバークロックではない。
 
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図7 メインストリーム向けのチップセット「Springdale」
内蔵グラフィックスとAGP 8xスロットの両方をサポートする。読みにくいが、「Intel Extreme Graphics2」の文字の下に「Springdale-G」と書かれており、Intel Extreme Graphics2を内蔵しない「Springdale」が存在することをうかがわせる。

 この2つの新チップセットに共通する新機能は、以下のとおりである。

  新チップセット Intel 845GEシリーズ
システム・バスの最大クロック周波数 800MHz 533MHz
メモリ DDR-400対応のデュアル・チャネル DDR-333対応のシングル・チャネル
AGP AGP 8x AGP 4x
イーサネット・コントローラの接続先 CSA(Communication Streaming Architecture) PCI
ストレージ・インターフェイス シリアルATA対応(ソフトウェアRAID含む) IDE
Intel 845GEシリーズと新チップセットの新機能比較

 後述する開発コード名「Prescott(プレスコット)」で呼ばれる新プロセッサが2003年後半に登場することから、ここでIntelは800MHzのシステム・バスをサポートした既存のPentium 4をモディファイしたプロセッサを間もなく投入することを、公式に認めたことになる(ただし、この新しいPentium 4について、性能など具体的な点には触れられなかった)。

 Canterwood/SpringdaleでDDR-400をサポートすることが明らかにされたわけだが、メモリについては別のテクニカル・セッション「Intel Memory Roadmap Update」が詳しかった。図8は、そのセッションからとったものだが、これまで最高性能のメモリとされてきたPC1066と置き換わるように、DDR-400の普及が始まるとされている。ただDDR-400が、DDR-333のようなボリュームにならないのは、歩留まりや熱の問題により、適用分野がハイエンドデスクトップPCにほぼ限定されるためだ。2004年にはDDR IIメモリ(DDR II-400およびDDR II-533)の普及が始まるが、こちらはモバイルPC分野ならびにサーバ分野にも用いられるため、DDR-333と同様、大きなボリュームになると見られている。

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図8 Intelが明らかにしたメモリのボリューム予測
この図を見ると、Direct RDRAMが消えている。これにより、IntelのPCメモリ・ロードマップからDirect RDRAMが消えたことが分かる。

ギガビット・イーサネット専用のリンク「CSA」とは?

 AGP 8xのサポートについては、すでに予想されたとおりだ。それよりも、MCHから「CSA」と呼ばれるギガビット・イーサネット専用のリンクが伸びていることが目に付く。CSAは「Communications Streaming Architecture」の略で、デスクトップPCで最も一般的な32bit/33MHzのPCIバスでは帯域が十分でないギガビット・イーサネット・コントローラを、ボトルネックなしでマザーボード上に実装しようというものだ(図9、図10)。CSAに接続する専用のコントローラ・チップとして、Intelは「Intel 82547EI」を用意する。

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図9 ギガビット・イーサネット・コントローラのCSAとPCIの接続形態の違い
メモリ・コントローラに直結されるCSAは、帯域だけでなくレーテンシの点でも有利とされる。
 
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図10 CSAに接続したギガビット・イーサネットの性能
ほぼ同等のギガビット・イーサネット・コントローラをCSAとPCIバス(32bit/33MHz)に実装した場合の性能比較。CSAの方が、性能ならびにCPU占有率の両面で優れていることが分かる。

 このCSAだが、そのインターフェイスについてIntelは、ベース・クロックが66MHzで、その4倍の266MHz相当のデータ転送レートを持つもの、としか明らかにしていない。だが、信号線の数を15ピン程度としていることからして、狭バス幅のパラレル・インターフェイスと考えられる(類似したものにはHubLinkインターフェイスがある)。また、この規格について、特に文書として公開する予定はなく、対応するギガビット・イーサネット・コントローラを開発したいサードパーティがあった場合は、個別にIntelとのライセンス交渉を行わなければならないようだ。

 CSAが微妙なのは、この次の世代のチップセットにはPCI Expressの実装が予定されていることである。PCI Expressが登場すれば、少なくとも帯域についてギガビット・イーサネット・コントローラの接続に困ることはなくなる。また、IntelはPCI ExpressをユニバーサルなI/O技術と位置付けており、グラフィックスを含めてすべてのI/Oを(少なくとも1度は)PCI Expressベースのものに移行させると約束している。PCI Express時代にCSAがどうなるのか気になるところだ。

 この点について、何人かの担当者にたずねたところ、微妙に異なる答えが返ってきた。まとめると、「基本的には現行の狭バス幅パラレル・インターフェイスのCSAは、PCI Expressが登場するまでの短期的なソリューションに近い性格のものである(顧客の要望が多ければ継続もあり得る)。ただし、ギガビット・イーサネット・コントローラの接続点をノースブリッジに設けることには、単に帯域だけでなく、レーテンシの点でも有利であるため、PCI ExpressをベースにしたCSAが登場するかもしれない」ということであった。グラフィックス専用にPCI Expressの16レーン・スロットが用意されるように、ギガビット・イーサネット用にほぼ専用となるPCI Expressスロットが用意されるかもしれない。

 いずれにしても、今回明らかにされた狭バス幅パラレル・インターフェイスによるCSAは、短期的なものである可能性が高く、規格が非公開であることと合わせ、サードパーティが参入することは現実的ではないようだ。IntelはモバイルPC分野でも無線LANソリューションについて、プロセッサやチップセットと並んで自社製品を使うキャンペーン(Centrino)を実施している。それに加えてデスクトップPC分野でもCSAを展開することは、無線LANとギガビット・イーサネットという通信分野で最も成長が期待される市場を、自社製品で囲い込もうとしているようにも映る。もちろんIntelは、プロセッサ単体やチップセット単体でも喜んで販売するとしているし、CSAの使用を強制するわけではない、としているのが。

シリアルATAのサポートは?

 シリアルATAについては、すでに対応したハードディスク、PCIカード・タイプのホスト・アダプタが市場に出回り始めているが、Intel製のチップセットに統合されるのは、Canterwood/Springdaleに用いられるICHが初めてとなる。チップセットにシリアルATAのホスト・コントローラを内蔵することで、PCIバスのボトルネックを回避することができる。

 このシリアルATAのチップセットへの実装に対してIntelは、これまでにないアプローチを採用している。それは、通常のICH5に加え、RAID機能をサポートしたICH5Rを提供することにしたことだ。といっても、ICH5Rは本格的なRAID機能を備えたものではない。当初、サポートするRAIDレベルはRAID 0(ストライピング)のみで、2003年内にはRAID 1(ミラーリング)のサポートを実現したい、としている程度のものである。シリアルATAが2ポートしかないため、最低でも4台のハードディスクが必要となるRAID 1+0(ストライピング・セットのミラーリング)のサポートは、物理的にできない。また、基本的に市販されている多くのIDE RAIDコントローラ・カードと同様、プロセッサによるソフトウェアRAIDであるため、機能的にも多くは期待できない。

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写真3 展示会場にあったICH5
展示会にあったSpringdaleベースのリファレンス・プラットフォーム「Statesboro(ステーツボロ)」に採用されていたICH5(Intel 82801EB)。

 優れている点は、当初1台のハードディスクで使っていても、後にハードディスクを増設することで自動的にストライピング・セットが構築できることだ。ハードディスクのフォーマットなどの処理は、バックグラウンドで実行されるため、ユーザーが何らかの作業をしているうちに、ストライピング・セットの構築が完了する。

 なぜ、チップセットでRAID機能をサポートすることになったかということだが、その理由は明らかではない。しかし、IntelはIntel 845Eの世代からマザーボード上にサードパーティ製コントローラを用いたIDE RAID機能つきマザーボード(D845EBT、D845PEBT2)の販売を始めている。恐らく、そうした製品からのフィードバックを受けてのものだろう。当初サポートされるRAID 0は、冗長性が全くないわけだが、Intelは用途としてオーディオやビデオの編集、CDやDVDのオーサリングを挙げている。いずれにしてもIntelがチップセットによるサポートを実施したことで、今後サードパーティ製チップセットにも採用する例が増えるものと思われる。

CanterwoodとSpringdaleの違い

 以上がCanterwoodとSpringdaleに共通する主要な機能だが、今度は両者の違いに着目してみよう。まずCanterwoodのみが備える機能は、Intel Performance Acceleration Technology(PAT)と呼ばれるものだ。非公式にはTurbo Modeと呼ばれることから、メモリ・バスのオーバークロックのような技術を連想するかもしれないが、実際にはそのようなオーバークロックは一切行わず、メモリ・アクセス性能を向上させる技術であるということだ。また、ローエンド・ワークステーションにも対応するため、CanterwoodのみメモリのECCがサポートされる。

 一方、Springdaleのみでサポートされる代表的な機能は内蔵グラフィックスだ。Intel Extreme Graphics2と呼ばれるこの新しいグラフィックス・コアがどのくらいの性能向上や機能向上を果たしているかは明らかにされていないが、メイン・メモリの帯域が拡大された恩恵を最も受けるのがこの内蔵グラフィックスかもしれない。

 もう1つSpringdale固有のプログラムに「Granite Peak」が挙げられる(ほかにCentrinoのIntel 855GMもこのプログラムに含まれる)。Granite Peakは、これまでにもOEMや大企業へのセールスなどで語られてきた「ステーブル・プラットフォーム」の考えを拡張したもので、6四半期にわたり同じドライバ・イメージ(ステーブル・イメージ・テクノロジ)を適用可能なチップセットの供給を保証する、というものだ。つまり、Intelが「ステーブル・プラットフォーム」に認定したチップセットをベースにした製品を購入しておけば、18カ月の間は、Pentium 4とPrescottと異なるプロセッサであっても、同じチップセットのドライバ・イメージ(デバイス・ドライバやINFファイルなど)が利用できるというものだ(図11)。

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図11 Intelが導入するGranite Peakプログラム
対象となるのはSpringdaleならびにIntel 855GM(Montara GM:モンタラ・ジーエム)。6四半期は、同じドライバ・イメージを適用可能なチップセットの提供を保証するというプログラムである。

 企業で大量導入されるPCでも、導入時期が異なるとチップセットのリビジョンの違いにより、BIOSやデバイス・ドライバなどが異なることが珍しくない。こうした部分が異なると、せっかく同じ機種を導入しても、個別のソフトウェアによっては挙動が異なることが考えられる。これでは、同一機種であっても、事実上は複数の機種を導入したのと変わらなくなってしまう。Granite Peakは、こうした問題を取り除くものだ。

 ただ、Granite Peakはその性格上、プロセッサとチップセットの両方がIntel製に限定される。有効性をさらに高めるにはグラフィックスやネットワークもIntel製にした方がよい。Granite Peakの対象が、内蔵グラフィックスをサポートしたSpringdaleとIntel 855GMであるのは、決して偶然ではないハズだ。Centrino、CSAと並び、ユーザーの囲い込みにつながりかねない側面を持っているプログラムではある。

概要が明らかになった新プロセッサ「Prescott」

 さて、このCanterwood/Springdaleだが、まずPentium 4対応のチップセットとしてリリースされる。そして市場でプラットフォーム基盤を築いたのちに、今度は次世代のプロセッサである「Prescott(開発コード名:プレスコット」)のデビューとなる。可能な限りプラットフォームとプロセッサを互い違いに更新することで、市場におけるリスクを分散するのは、Intelのいつものパターンだ。

 Prescottは、90nmプロセスと300mmウエハで量産される最初のIntel製マイクロプロセッサである(図12)。更新されたNetBurstマイクロアーキテクチャならびにHyper-Threadingテクノロジ、強化されたパワー・マネジメント、Prescott New Instruction(PNI)と呼ばれる13の命令といったマイクロアーキテクチャの改良以外にも、1次データ・キャッシュや2次キャッシュの増量など、さまざまな改良が施されている(図13、図14、図15)。図15で目をひくのはセキュリティ関連技術である「La Grande(開発コード名:ラ・グランデ」)の実装だが、今回はこれについて詳細は明らかにされなかった。La Grandeが効力を発揮するには、プロセッサだけでなく、チップセットやOS、キーボードやマウスといった入力デバイスなど、広範なプラットフォーム・サポートが必要になる。それらが全部そろうのがいつごろになるのかについては、現時点では分からない、とのことだ。

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図12 90nmプロセスで量産されるPrescottの概要
マイクロアーキテクチャの改良に加え、さまざまな拡張が施される。
 
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図13 Prescottで追加される13の命令の概要
Prescott New Instruction(PNI)と呼ばれる追加された13の命令は、主にSIMD命令による浮動小数点演算機能が中心となっている。
 
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図14 Prescottにおけるマイクロアーキテクチャの改良点
最初のPentium 4(Willametteコア)以来、多くの改良が積み重ねられていることが分かる。
 
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図15 Prescottにおける直接的な性能強化ポイント

1次データ・キャッシュと2次キャッシュがそれぞれ2倍になっている点が目に付く。

IDFで見せた2004年以降のプラットフォーム

 2004年以降に登場するプラットフォームを予見させるコンセプト・プラットフォームとして、キーノートや展示会場で紹介されたのが図16と写真4に示す開発コード名「Powersville(パワーズビラ)」ならびに、図17に示す「Marble Falls(マーブル・フォールズ)」だ。いずれもPCI Expressに基づく次世代のプラットフォームを想定したもので、PowersvilleはメインストリームPC、Marble Fallsはビジネス向けの省スペース・デスクトップPCが念頭に置かれている。共通する機能は、PCI Expressの採用に加え、次世代プロセッサ「Tejas(開発コード名:テージャス)」の採用、DDR IIメモリへの対応、PCI Expressベースのグラフィックスというところだ。オーディオ機能には、第3世代オーディオであるAzalia(開発コード名:アザリア)を採用する(図18)。Marble Fallsでは、システムの拡張に前述のNEWCARDを用いる。

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図16 コンセプト・プラットフォーム「Powersville」の特徴
2004年に登場するメインストリームのデスクトップPCを念頭においたコンセプト・プラットフォーム。PCI ExpressやDDR IIメモリの採用が特徴である。
 
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写真4 キーノート・スピーチで紹介されたPowersville
Powersvilleは、メインストリーム向けながら、写真のとおり小型のケースを採用する。
 
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図17 コンセプト・プラットフォーム「Marble Falls」の特徴
Marble Fallsは、2004年のビジネス向け省スペース・デスクトップを念頭においたコンセプト・プラットフォームである。デュアル・ディスプレイに対応するのも特徴だ。
 
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図18 第3世代オーディオの開発コード名であるAzalia
DMAエンジンやコントローラ、CODECチップの仕様を定義することで、コントローラやCODECチップごとにドライバが異なるAC'97の不都合を解消する。能力的にもDVDオーディオやスーパー・オーディオCDに対応可能なものだという。ただし、必ずしも具体的にスーパー・オーディオCD再生を保証するものではない。

 このPowersvilleやMarble Fallsでは、ATXに代わる新しいフォームファクタの採用が検討されており、「Big Water」という名前で仕様策定が進められている。Big Waterは、PCI Expressにより実現されるレイアウトの柔軟性を前提にしたもので、現在のATXとは拡張スロットの位置が大きく異なる(写真5)。これはグラフィックスカード用スロットの位置を写真の場所に持ってくることで、1つの冷却ファンでCPU、チップセット、グラフィックスカードのすべてを冷却可能にする狙いがある(グラフィックスカードの部品面は手前側)。発熱度の高いパーツがまとまって並ぶため、ケースの前面から背面に向けて(写真5の右から左へ)、ストレートに風を通すものと思われる。ATXにしても、拡張スロットの位置はIBM PC/XTの位置を基準にしたものだったが、Big Waterが登場することで、ついにこのくびきが解かれることになる。

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写真5 Big Water準拠のマザーボード
Powersvilleに採用されていたBig Water準拠のマザーボード。プロセッサと拡張スロットの位置関係が、現在のATXとは逆になっていることが分かる。

見えてきた2004年のプラットフォームの方向性

 IDF Spring 2003では、2004年よりさらに後のプラットフォーム/プロセッサの改良の方向性として、幾つかのヒントが提示された。シリアルATAのホスト・コントローラの標準仕様として、現行のパラレルATA/ATAPIのレガシーに縛られないホスト・コントローラ・インターフェイス仕様の策定はその一例だ(図19)。また、将来のHyper-Threadingテクノロジの方向性として、メイン・スレッドをマルチスレッド化するのではなく、プリフェッチを行うなどしてメイン・スレッドの実行を高速化する「補助スレッド」を加えることでプログラムをマルチスレッド化する非対称のHyper-Threadingというアイデアが示された。補助スレッドの追加によるマルチスレッド化は、コンパイラによる自動的なプログラムのマルチスレッド化が容易なこと、プロセッサ・コアとメイン・メモリ間の速度ギャップを埋めるものとして注目される(図20)。

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図19 シリアルATAのホスト・コントローラ・インターフェイス仕様の概要
現行のATA/ATAPIに縛られない拡張性のある仕様を目指す。
 
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図20 非対称のHyper-Threadingテクノロジのアイデア
プリフェッチを行う補助スレッド(Helper Threads)を追加することで、メイン・スレッドの高速化を図る。現在のHyper-Threadingテクノロジ(Symmetric Hyper-Threading)に比べて、コンパイラによるコードの自動生成が容易であるという特徴を持っている。

 以上、IDF Spring 2003で発表された製品や技術について紹介した。2003年後半から、クライアントPCが大きく変わっていくことがお分かりいただけたかと思う。特に新しいI/OインターフェイスであるPCI Expressの導入が開始される2004年には、PCの姿は現在とは異なるものとなりそうだ。クライアントPCの導入時には、こうした変化の流れを考慮した機種選定を行いたい。記事の終わり

 

 INDEX
  IDF Spring 2003レポート(2)
  見え始めた変貌する2004年のクライアントPCの姿
    1.Centrinoで大きく変わるモバイルPC
  2.新しいプラットフォームがめじろ押しのデスクトップPC
 
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