ポラックの法則

例えば、GPUとして研究中のLarrabee(ララビー)は、Pentiumをベースにしている。

低消費電力で、スマートフォン向けのCPUであるAtomは、さらに古いi486世代のアーキテクチャーの発展である。

Core 2 DuoはPentium Mをベースとしているが、その源流はPentium Ⅲにある。

Intelの、「最新」と思われるプロセッサーはどれも、その前の世代であるPentium 4ではなく、過去のプロセッサーのアーキテクチャーが元になっている。その理由は、古いCPUの方が効率が良いからであり、この先祖返りは、ポラックの法則を考えた上での当然の帰結だった。

そもそもかつては、シングルスレッドで整数演算をするソフトウェアが主流だった。したがってCPUは、そのようなソフトウェアを高速に動作できるよう、改良を進めることになる。

しかしそれは単一のコアを高速に動かすということであり、速度の向上と引き換えに、ダイサイズの拡大と効率の悪化を招くものだった。

もっとも最近のものでもっとも効率の良かったプロセッサーはi486である。1クロックで1命令しか実行しないため、演算ユニットが無駄になることは一切無かった。その上、命令をそのままの順序で実行するインオーダー実行であり、命令制御の機構も簡易に済み、消費電力も少なく済む。

次はP5と呼ばれるPentiumだが、若干効率が落ちた。Pentiumはインオーダー実行で2命令発行できる。最大で2命令実行できるため整数演算の性能は上がるが、同時実行できない組み合わせがあり、この場合は片方の実行ユニットが遊んでしまう。したがってi486より効率が悪くなる。

さらに次のP6と呼ばれるPentium Pro/Ⅱ/Ⅲは3命令同時実行が可能になり、性能は更に向上したが、効率はますます悪化した。並列処理のために命令の順序を入れ替えて実行するアウトオブオーダー実行が採用されたが、このために命令制御の機構が複雑化し、消費電力が増大した。

そして次のNetBurstと呼ばれるPentium 4では、パイプラインを深くして高クロック化を図った。これにより効率はいっそう悪化している。

従来のような拡張方法はこの時点で限界を迎え、新たな方針へと転換せざるをえなくなった。

従来のような、「シングルスレッドで整数演算をする」ことを高速化する、という方針を、捨てることになった。

ポラックの法則が示されて以降、従来方針の最後の製品がPentium 4で、これ以降は低消費電力とマルチコア化がトレンドとなっている。

そもそも、マルチタスクはおろかマルチスレッドが当たり前となり、さらにゲームなどで浮動小数点演算を使うものが増えた現在においては、従来の方針はもはや呪縛でしかない。こうして、Intelのプロセッサーも、「マルチスレッド」「浮動小数点演算」といったものにシフトすることになった。

Pentium 4の後継がIntel Core 2であり、Core 2の目玉がマルチコア化とSSEの強化であるのは、当然の帰結である。

GPGPUが話題になるような時代になってからは、ベクトル演算にも注目が集まった。Intelは、Larrabeeとして512ビット長のベクトル幅を持ったGPUの研究開発をしている。

さらに、通常のCPU向けに、ベクトル演算への拡張にも対応し、かつSSEの処理効率向上を目指したIntel AVXを発表した。AVXでは従来のSSE用128ビットXMMレジスターを拡張して256ビットとし、ここでベクトル演算をする。将来的にはベクトル幅をさらに広げ、Larrabeeと同じ512ビット幅への拡張も想定されていると思われる。

対するAMDもCPUとGPUの融合を視野に製品を発表している。この流れは既定路線となっており、製品化は2011(平成23)年以降と見込まれている。