次世代64ビット対応ISA「ARMv8」や最新コア「Cortex-A7」に注目 ―― ARM TechCon 2011

●高性能と低消費を両立させるCPUコア連携

　Cortex-A7コアにはもう一つ，重要な仕掛けが存在する．同じ28nm以降のプロセスで製造するハイエンドのアプリケーションCPUコア「Cortex-A15」とCortex-A7コアの連携機能である（図7）．同じSoCにCortex-A7コアとCortex-A15コアを内蔵しているにもかかわらず，ソフトウェアからはあたかも一つのCPUコアが動いているように見せる機能だ（図8）．この機能をARM社は「big.LITTLE（ビッグリトル）」と呼んでいる．

図7　Cortex-A15コアとCortex-A7コアの連携機能

図8　Cortex-A15コアとCortex-A7コアの連携によるエネルギー消費の削減

　高性能だが消費電力が大きな「ビッグ・コア」と性能はそこそこだが消費電力の小さな「リトル・コア」を組み合わせ，作業負荷に応じてビッグコアとリトルコアを切り換える．例えばスマートフォンの場合，負荷の大きなWebサイト閲覧にはビッグ・コアを使い，負荷の小さなオーディオ再生にはリトル・コアを使う（図9）．

図9　Cortex-A7コアとCortex-A15コアがそれぞれカバーする性能範囲と消費電力

　ビッグ・コアとリトル・コアを組み合わせる考え方は古くからあり，それほど珍しくはない．ただし「big.LITTLE」では，実際はマルチコアであるにもかかわらず，OSやアプリケーションなどのソフトウェア側からは，1個のCPUコアが動いているかのようにみえる．この点が従来とは大きく違う．シングル・コアとまったく同じ手法でプログラムを開発できる．

　厳密には，「big.LITTLE」には二つの動作モードがある．「big.LITTLE Switch」と呼ぶ，Cortex-A7コアとCortex-A15コアを切り換えて動かすモードと，「big.LITTLE MP」と呼ぶ，Cortex-A7コアとCortex-A15コアの両方を同時に動かすモードである．

　「big.LITTLE Switch」では，CPUに要求される処理性能が低いときにはCortex-A7コアが動作しており，Cortex-A15コアは動いていない．要求処理性能があるポイントを超えると，Cortex-A15コアが動作を始め，Cortex-A7コアが動作を止める（図9）．切り換えに要する時間は条件によって変化するが，20μs（マイクロ秒）以下だという．

　これに対して「big.LITTLE MP」ではCortex-A7コアがずっと動いており，要求処理性能の増減に応じて，Cortex-A15コアを動かしたり止めたりする．この場合は専用ソフトウェア（パッチ）をOSにあてる必要がある．ARM社は2012年の初めには，Linux用のパッチを供給する予定だとしていた．

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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