MicrosoftのKinectの技術概要やIBMの次期スパコン用プロセッサなどが登場 ―― Hot Chips 23

●パソコン向けにCPUとGPUを統合

　パソコン用プロセッサでは，グラフィックス処理ユニット（GPU）を内蔵した大規模プロセッサの技術内容を米国Intel社と米国AMD（Advanced Micro Devices）社がそれぞれ発表した．いずれもCPUのほかにGPUと2次キャッシュ，DDR3メモリ・コントローラ，PCI Expressインターフェースなどを1チップのシリコン・ダイ上に集積している．

　Intel社は第2世代のCoreプロセッサ（開発コード名「Sandy Bridge」）の概要を説明した（図8，図9）．4個のCPUコアと4ブロックの2次キャッシュ，システム・エージェント（メモリ・コントローラや入出力インタフェースをまとめた回路），GPUで構成されている．

図8　前世代のプラットフォームと「Sandy Bridge」世代のプラットフォームの違い
前世代ではCPUとGPUが別のシリコン・ダイになっており，両方のダイを一つのパッケージに収納することで一つのLSIに見せていた．Sandy Bridgeでは，それが完全に1チップのシリコン・ダイにまとめられた．

図9　「Sandy Bridge」の内部ブロックと要素技術
製造技術は32nmである．

　特徴は，CPUコアと2次キャッシュ，GPU，システム・エージェントの間をリング状のバスで結んだことである（図10）．リング状バスのノード間が最短距離で結ばれるので，データの転送による遅延時間がきわめて短くなるという．

図10　リング状バスの概要

　電源ドメインは三つに分かれている．システム・エージェント，CPUコアおよび2次キャッシュ，GPUである．消費電力を低減するため，それぞれの電源ドメインは独立に電源をシャットダウンできる（図11）．

図11　電源ドメインの概要

　AMD社は「AMD A-シリーズ」プロセッサ（開発コード名「Llano」）の概要を説明した（図12，図13）．4個の2次キャッシュ内蔵CPUコア，GPU，DDR3メモリ・コントローラ，ビデオ・デコーダなどで構成されている．製造技術は32nmのSOI CMOS技術，トランジスタ数は14億5,000万トランジスタ，シリコン・ダイ面積は227平方ミリ．

図12　「AMD A-シリーズ」プロセッサの概要と内部ブロック図

図13　「AMD A-シリーズ」プロセッサのシリコン・ダイの写真とレイアウト図

　特徴は，強力なGPUを搭載していることである．VLIW（Very Long Instruction Word）方式のコアを数多くならべることで，高いグラフィックス演算性能を実現した．1個のコア・ユニットは，4個のストリーム・コアと1個の特殊ストリーム・コア，分岐ユニット，汎用レジスタで構成されている（図14）．このコア・ユニットを16個使って，1個のSIMD（Single Instruction Multiple Data）プロセッサ・コアを構成する．そして最大5個のSIMDプロセッサ・コアでGPUを実現している（図15）．このときのピーク演算性能は，480GFLOPSに達する．

図14　GPUを構成するVLIWコアの概要

図15　GPUの構造．最大で80個のVLIWコアを使う

ふくだ・あきら
フリーランステクノロジーライター
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