Intelの次期PCマイクロプロセッサ「Alder Lake」は、Intelにとって劇的な変化を象徴する製品です。同社初のメインストリーム向けCoreハイブリッドプロセッサは、「パフォーマンス」エンジンと「効率」エンジンを融合し、PCが最も必要とする時に、パフォーマンスとバッテリー駆動時間のどちらかを実現します。
インテルによると、Alder Lakeは「今秋後半」に発売予定で、第12世代Coreチップとして登場する可能性が高いとのことです。インテルは、最大16コア24スレッドのAlder Lakeをデスクトップ用とノートパソコン用の2つの合計3バージョンで製造する予定です。また、Alder LakeはPCI Express 5とDDR5メモリの導入を象徴するものになると、木曜日に開催されたIntel Architecture Dayで幹部らは述べました。
興味深いことに、IntelはMicrosoftと共同で、Windows 11向けにパフォーマンスを最適化する特別なスレッドスケジューラを開発しました。Alder Lakeを搭載したデスクトップPCとノートパソコンは、タスクに最適なプロセッサコアを割り当てる技術をIntelが継続的に向上させているため、必要に応じ て より高いパフォーマンスを発揮し、バッテリー駆動時間を延長できるはずです。Intelによると、このパフォーマンスコアは、現在の第11世代「Rocket Lake」デスクトップチップよりも19%高いパフォーマンスを発揮するとのことです。
結論としては、Intel Core PC の大幅な改良が今秋に予定されていると言っても過言ではないでしょう。
インテルIntelのAlder Lakeチップの概要。最近のPCマイクロプロセッサの定番であるハイパースレッディングは、パフォーマンスコアでのみ利用可能であることに注意してください。
Intelの次世代CoreアーキテクチャであるAlder Lakeは、今秋、デスクトップPCとモバイルPC向けに出荷開始予定です。Intelは、2チップソケットのデスクトップ向けプロセッサを1種類、モバイル向けプロセッサを2種類提供します。1種類はメインストリームPC向け、もう1種類は薄型軽量PCおよびタブレット向けです。これらはすべて、9ワットのタブレットから125ワットのデスクトップまで、Intelが新たに命名したIntel 7プロセスを採用しています。
Alder Lake の構成は以下のようになります。(Intel は、パフォーマンスコアを「P コア」、低電力効率コアを「E コア」と呼んでいます。)
- デスクトップ: パフォーマンスコア 8 個、効率コア 8 個
- モバイル: パフォーマンスコア 6 個、効率コア 8 個
- ウルトラモバイル: パフォーマンスコア 2 個、効率コア 8 個
Intelが昨年8月にAlder Lakeを初めて発表した時、これが従来のIntelプロセッサとは異なることは明らかでした。内部には2種類のプロセッシングコアが搭載されています。ゲームなどのアプリケーションで起動する「パフォーマンス」コアと、メール同期などのバックグラウンドタスクで使用される「効率」コアです。
Armは長年にわたりこのハイブリッドアプローチを採用しており、ニッチなIntel Lakefieldプロセッサも同様でした。しかし、どちらもパフォーマンス面で優れているわけではありませんでした。IntelのAXGグループ担当シニアバイスプレジデントであるラジャ・コドゥリ氏は、Alder Lakeを「パフォーマンスハイブリッド」と呼び、差別化を図りました。トヨタ・プリウスではなく、フェラーリSF90ストラダーレをイメージしてください。
Alder LakeはArmコアを採用していません。Intelの「パフォーマンス」コアはIntelの従来の「Cove」CPU設計を採用し、効率コアはIntelのAtom設計を採用しています。
インテルIntel の Alder Lake チップは、3 つの異なるクラスの PC 向けに製造されます。
Intel Architecture Dayはチップオタク向けだった。10月27日にIntelが開催するIntel Developer Forumの代替イベント、Intel Innovationでは、チップ購入者が知りたい疑問、例えばAlder Lakeの速度、ブランドとモデル番号、そしてチップの価格などが明らかになるだろう。
Alder Lake PC で大きな変化が訪れる
Alder Lake搭載PCの組み立て方法、特にDIY PCビルダーの組み立て方法に影響を与える大きな変更は既に知られています。まず、Alder LakeのデスクトッププロセッサはLGA1700ソケットを採用します。これは、ボードメーカーやチップクーラーメーカーが新しいチップをベースに設計を進める中で明らかになった公然の秘密です。この大型のLGA1700ソケットは、PC業界で10年以上使用されてきた標準のLGA775ソケットに取って代わるもので、Alder Lake搭載PCを組み立てるには新しいマザーボードとクーラーを購入する必要があることを意味します。
Alder Lakeは、 DDR4-3200、LPDDR4x-4266、そして最新のDDR5テクノロジーとそのDDR5-4800およびLPDDR5xモジュールという4種類のメモリタイプをサポートするハイブリッド物理メモリインターフェースも採用しています。（DDR5は2017年に開発された新しいメモリテクノロジーで、長年開発が進められてきましたが、予想よりも少し遅れて登場しました。）Alder LakeのチーフアーキテクトであるArik Gihon氏は、Alder Lakeは実行中の作業のリアルタイムヒューリスティック分析に応じてメモリ速度を調整し、消費電力を節約できると参加者に語りました。IntelのAlder Lakeでは、新しく、より高熱で、より高価なDDR5メモリを購入するという選択肢もありますが、古いPCメモリを再利用するという選択肢も用意されているはずです。
車のエンジンが実際には個々の部品の集合体であるように、Intelの「チップ」も様々な方法でパッケージ化された個々のロジックブロックの集合体になりつつあります。Gihon氏はそれらを「ビルディングブロック」と呼び、デスクトップとモバイルのチップの意外な違いをいくつか披露しました。例えば下の図では、デスクトップのAlder LakeチップにはThunderbolt機能がなく、モバイルのAlder Lakeチップよりも統合グラフィックコアの数が少ないことがわかります。
インテルAlder Lakeのプロダクトマネージャーであるダニエル・ロジャース氏によると、デスクトッププロセッサのXe EU数が少ない（96基ではなく32基）のは、ディスクリートグラフィックスを搭載していることを前提としているとのこと。なお、Alder Lakeは最大4つのThunderbolt 4ポートとWi-Fi6eをサポートしています。
最後に、IntelのAlder Lakeは、2019年に発表されたPCI Express 5をIntelとして初めてサポートします。PCIe Gen 5は、PCIe 4の最大2倍の帯域幅、つまり16レーンで64GBpsをサポートします。もちろん、この帯域幅はグラフィックカードとSSDの両方で消費される可能性が高いでしょう。Alder Lakeチップセットの初期スナップショットでは、グラフィックカード用にx16 PCIe Gen 5、SSD用にx4接続のPCIe Gen 4が提供されています。
Alder Lakeの全体的なパフォーマンスは、まだある程度未知数です。Intelが初めてハイブリッドプロセッサアーキテクチャに挑戦したLakefieldは、パフォーマンスが低いという報告とともに姿を消しました。しかしながら、Intelのパフォーマンスコアがどのようなパフォーマンスを発揮するかについては、まだ漠然とした兆候はあります。
インテルの新しいパフォーマンスコア
Intelの「パフォーマンスコア」、あるいは「P-Core」は、基本的にCoreチップの伝統を受け継いでAlder Lakeに引き継がれています。IntelのマイクロプロセッサはSkylakeやRocket Lakeといったコード名で呼ばれることが多いですが、CPUコアにも独自の社内コード名が付けられています。例えば、あまり使われていない「Sunny Cove」というコード名です。公式には「Golden Cove」ですが、単にパフォーマンスコアと呼ばれることもあります。しかし、IntelのKoduri氏によると、これは純粋な速度のために設計されたコアだそうです。
Intel Core CPUアーキテクチャのディレクターであるヤディ・ゴアズ氏によると、このパフォーマンスコアは、シングルスレッドCPUの一般的なパフォーマンスを向上させるだけでなく、ノートパソコン、デスクトップ、サーバーにおけるAIなどの機能のニーズも見据えて設計されているとのことです。Intelは、後者の課題を新しいAIマトリックスエンジンコプロセッサで解決しました。また、新しいスマート電力管理コントローラーも搭載しています。
インテルAlder Lake 内の Intel のパフォーマンス コアの概要。
ゴアズ氏は設計の細部まで深く掘り下げましたが、注目すべき点はいくつかあります。Pコアは従来よりも大幅に幅と深さが増し、コード量の多いアプリケーションでより優れた分岐予測を実行できるようになりました。チップのキャッシュは、データミスへの対応力を高めるために改良されました。このパフォーマンスコアには、アプリケーションのニーズをマイクロ秒単位、さらにはミリ秒単位よりも高速に分析できる新しいマイクロコントローラーも搭載されています。「その結果、あらゆるアプリケーションで平均周波数が向上します」とゴアズ氏は述べています。
ゴアズ氏によると、Alder Lakeのパフォーマンスコアは、Spec CPU 2017、Sysmark 25、PCMark 10など、様々な現行ベンチマークにおいて、Rocket Lakeに搭載されている「Cypress Cove」コアと比較して19%のパフォーマンス向上を実現するという。この比較は、両チップを同じ3.3GHzで動作させた場合のものだ。「このレベルの向上は、Sunny CoveコアをSkylakeコアよりもさらに上回っています」とゴアズ氏は述べた。
Intelのプレゼンテーションに関するAnandtechのライブブログによると、8月23日のHot Chipsカンファレンスで、Intelの幹部はP-CoreはE-Coreより50パーセント高いパフォーマンスを提供すると述べた。
インテルこれは、Intel が Alder Lake 内のパフォーマンス コアのパフォーマンスをこのように評価していることを示しています。
インテルは、新しいアプリケーション向けに、Advanced Matrix Extensions（AMX）と呼ばれる新しい命令拡張セットを開発しました。AMXは機械学習/AI向けに設計されており、どちらもデータセンター向けハードウェアのセールスポイントとなっています。
なぜデスクトップ向けAlder Lakeチップに高効率コアを搭載して開発するのでしょうか？「全くその通りです。デスクトップではバッテリー駆動時間は重要ではありません」と、CPUアーキテクトでIntelフェローのスティーブン・ロビンソン氏は言います。「しかし、熱は重要です。ファンや冷却能力には、ある時点で限界が来ます。」
これが、Intel が新しい効率コアを設計した理由です。
インテルの新しい効率コア
インテルの効率化コアについてまず知っておくべきことは…まあ、これはある意味パフォーマンスコアでもあるということです。以前は「Gracemont」と呼ばれていたインテルの効率化コアは、基本的には第4世代Atomチップですが、インテルのパフォーマンスコアのハイパースレッディング機能は備えていません。「私たちの主な目標は、世界で最も効率的なX86コアを開発しつつ、インテルのこれまでの最も高性能なアーキテクチャよりもクロックあたりの命令実行数が多いコアを開発することでした」とロビンソン氏は述べています。
インテルAlder Lake チップ内の Intel の効率コアの概要。
このアーキテクチャは第6世代Intel「Skylake」チップであり、Intelの効率化コアはあらゆる点でそれを凌駕するようです。Eコア（IntelのIntel 7プロセスで製造）4つで、Skylakeコア1つ分のダイスペースを占めます。
新しいE-Coreは、Skylakeと比べて40%も高いパフォーマンスを実現しています。4スレッドのデュアルSkylakeシステムにE-Coreを4つ搭載した場合でも、消費電力を抑えながら80%も高いパフォーマンスを実現できるとロビンソン氏は述べています。「省電力化と省スペース化を実現することで、Skylake Coreの性能を上回っています」と付け加えました。
インテルIntel Thread Director: すべてがどのように組み合わさるか
IntelのThread Directorはスレッドスケジューラであり、オペレーティングシステムにおける一種の交通整理役として、優先度の高い操作が優先的に処理されるようにし、マイクロプロセッサがデータ不足に陥らないようにします。Alder Lakeでは、どのタスクを優先し、どのタイプのプロセッサコアで実行するかという問題が生じます。
インテルこれは、Windows 11 専用に設計された Intel 設計のスケジューラである Thread Director の役割です。これまでは、フォアグラウンドで実行されているアプリ (この記事を読むために使用している Web ブラウザーなど) に最高の優先度が割り当てられていました。
Thread Directorはさらに一歩進んで、各スレッドのパフォーマンスニーズを分析し、適切なコアタイプに割り当てます。そして、新しいスレッドが発生した場合には、即座に再割り当てを行います。この取り組みを担当するIntelのシニアプリンシパルエンジニア、Rajshree Chabukswar氏は、Thread Directorはゲーム、ゲームとストリーミング、生産性向上アプリなど、一般的な消費者向けタスクを管理すると述べています。Intel Thread Directorはソフトウェアではなくハードウェアで実行されるため、開発者はこれらの優先順位を自ら割り当てる必要がありません。
興味深いことに、EコアがPコアよりも高いパフォーマンスを発揮し、実際にはPコアの方が効率的であるシナリオも考えられます。これらのコアの実際の動作周波数は、計算負荷に応じて調整され、異なるコアタイプ間でバランスが取られます。インテルはHot Chipsカンファレンスで、バックグラウンドスレッドは低いクロック周波数で動作し、高優先度スレッドは高い周波数で動作すると述べました。Anandtechのライブブログによると、すべてのAIワークロードはまずPコアに割り当てられるとのこと。
インテルIntel Thread Directorは、利用可能なパフォーマンスコアと効率コア間でスレッドを動的に再割り当てできます。ここでは、効率コアで実行されている高優先度（濃い緑色）のタスクと、パフォーマンスコアで実行されている中優先度のタスクが確認できます。これらの再割り当ては、Thread Directorによって行われます。
いくつかの疑問が残る。まず、タイミングだ。Chabukswar氏によると、Thread Directorのサポートは「次期Windows 11リリース」に組み込まれる予定であり、Windows 11は発売時にAlder Lakeをサポートするはずだと示唆している。しかし、Windows 10が同じサポートを享受できるかどうかはまだ不明だ。Chabukswar氏は、Windows 10には依然として「ハイブリッドの良さ」があるとしつつも、Windows 11ではパフォーマンスコアと効率コア間でスレッドを動的に切り替える機能も提供されると付け加えた。Windows 10にはその機能が備わっていない可能性があり、Windows 11とAlder Lakeの組み合わせの方がはるかに効率的になる可能性がある。
「スレッドのスケジューリングの順序付けなどはWindows 10で既に処理されています」とチャブクシュワー氏は述べた。「Windows 11ではそれがさらに次のレベルに進んでいます。」
チャブクシュワル氏はまた、Alder LakeはWindows 10とWindows 11で動作が異なることを示唆したが、パフォーマンススコアの向上ほど単純ではないかもしれないと述べた。彼女は、Thread Directorを有効にしたWindows 11システムは、パフォーマンスコアと効率コア間でタスクをやり取りする際に、より効率的になる可能性があると述べた。その結果を定量化するのは難しいかもしれない。低優先度タスクがEコアに引き継がれることで、Pコアが解放され、パフォーマンスが向上するのか？それともバッテリー駆動時間が延びるのか？いずれにせよ、いくつかのテストが必要になるだろう。
今週、IntelはAlder Lakeの後継となるMeteor Lakeについて何も言及しませんでした。しかし、Intel Architecture Dayの締めくくりには、新CEOのパット・ゲルシンガー氏からのメッセージがあり、10月下旬に開催されるIntel Innovationへの参加を呼びかけました。これは、IntelのAlder LakeノートPCの発表会なのでしょうか？そうであることを願います。
8月23日午前9時46分に詳細を追加して更新しました。
