【最新パーツ性能チェック(Vol.16)】Pentium 4 Extreme Edition登場直前徹底研究
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2003年10月25日
Athlon 64の発表日を10日後に控えた9月13日、Intelが意表を突いて発表したPentium 4の最上位モデル“Pentium 4 Extreme Edition”。動作周波数3.2GHzというのは現行のP4最上位と変わらないが、3次キャッシュメモリ2MBを内蔵している点が特徴だ。発売のデッドリミット、11月13日が迫るなか、この“まさかのPentium 4”について、性能とお買い得度を検証していく。
9月13日のIDF(Intel Developer Forum)において、Louis Burns副社長は突如、ゲーマー向けの新CPUとしてPentium 4 Extreme Editionなる新製品を、30〜60日以内に投入する、とアナウンスして会場の度肝を抜いた。
Pentium 4 Extreme Edition(以下P4EE)は、クロック周波数3.2GHz、FSB 800MHzと、ここまでは現行Pentium 4の最高峰、3.2GHz版と同じだが、Pentium 4シリーズでは一度も搭載されたことのない“3次キャッシュ”を、贅沢にも2MB、オンチップに搭載しているのが特徴だ。使用頻度の高いプログラムやデータを従来よりずっと多くCPU内に保持できるため、クロックは同じ3.2GHzのままでも、アプリケーションがずっと高速に動作する。
もっとも、インテルは今年第4四半期に、90nmの新プロセスで製造されるPentium 4後継CPU“Prescott”(コードネーム)を出荷すると、前からアナウンスしている。先日海外のサイトに掲載された情報によれば、同クロックのPentium 4-2.8GHzに比べ、Prescott-2.8GHzは2〜5％程度高速なようで、これはCPUワングレードアップほどには相当する。この情報を鵜呑みにしないまでも、2次キャッシュ倍増であればそのくらいの性能アップは予想されるところであり、とすれば、予想される3.4GHz品の性能はPentium 4-3.6GHzにも匹敵しよう。
このような強力な新兵器が控えているのに、あえて2次キャッシュ2MB搭載という、コストのかかるプロセッサをあえて今発表する真意はなにか。その性能と価格は。なにはともあれ、本体の素性と性能について見ていくことにしよう。
ステッピングはXeon風のF25
まずはCPUの内部情報から。SandraやAIDA32で、3次キャッシュ2MBが確かに検出されている。これ以外の部分については、Pentium 4を冠する以上、大きく変わろうはずはない。
ちょっと注目なのは、CPUID命令で知ることができるCPUの一番細かいバージョン番号である“Stepping”が、現在主に販売されているPentium 4で用いられているF29ではなくF25である点だ。ちなみにFはファミリーナンバーでPentium 4シリーズを、次の2はモデルナンバーでNorthwoodコア(0.13μmプロセスで2次キャッシュ512KB内蔵)を示す。最後のケタがステッピングで、通常この数字は開発順に付けられるから、P4EEはコアとしては前世代のものかとも思いたくなるが、調べてみると、NorthwoodのPentium 4はこれまでステッピングを4→7→9と上げてきており、過去にStepping 5の製品は存在していない。しかも、最新のPentium 4 2製品は、ステッピングが5になっているのだ。
CPUのエラー対応などをまとめた「Specification Update」を見ると、Stepping 5に該当する「M0」は、現行のStepping 9に相当する「D1」より右側＝新しい側に配置されている。どうやらこれは最新式のコアの可能性が高そうだ。
実はXeonシリーズでは以前からこのステッピング5(M0)が用いられている。そもそも3次キャッシュ2MBというスペックは、インテルのマルチCPUサーバ向けの高額CPU「Xeon MP-2.8GHz」用に設計されたものだ。P4EEは当然、このコアを使いつつ、クロックを上げ、FSBを800MHz対応にすることでできあがったものと考えるのが自然だ。そう考えると、Xeon用の製造プロセスが用いられているのは当然だし、この、大容量キャッシュさえ納めることができる最新プロセスが、最新のPentium 4から使われるようになったのかもしれない。
3次キャッシュは排他ではない2MB
2MBの3次キャッシュが追加された、というと、一見、従来はキャッシュできなかったデータを新たに2MB分キャッシュできるようになる、とも思いたくなる。一部にはそのような報道もあるが、実際にはプラスされるのは1.5MB分である。というのは、3次キャッシュに最もよく参照された2MB分のデータが入り、2次キャッシュにはそのなかでも特によく参照された512KB分のデータが収納される、というアーキテクチャになっているからだ。
要するに、3次キャッシュの内容のうち512KB分は2次キャッシュとかぶっている。2MBの3次キャッシュによって「新たに」キャッシュ可能になるデータは差し引き1.5MB分となる。このことは、メモリーの読み出しサイズを2MB近辺で細かく調整してテストしてみるとわかる。Professionalhearts製メモリテストプログラムによれば、グラフ1のように、メモリ性能が2MBを超えるとがくんと落ちる。もし3次キャッシュが2次キャッシュにプラスされる形で入っている(つまり、計2.5MBまでキャッシュできる)とすれば、このような結果にはならない。
さて、グラフ2ではPentium 4-3.2GHzとキャッシュ性能の比較を行なってみた。3次キャッシュの効果は一目瞭然である。このテストでは、メインメモリ性能は4.6GB/秒であるのに対し、3次キャッシュで対応できる2MBまでの読み書きは約11GB/秒という速さになっている。2MBまでの領域のアクセスは非常に多いと思われるので、非常におおざっぱに言えば、この3次キャッシュの搭載で、多くのメモリアクセスが従来の2倍にスピードアップすると言えなくもない。とすれば、これはかなりの性能向上が期待できる。
Athlon 64-3200+は抜いたが、FX-51に関しては微妙
さて、いよいよP4EEのパフォーマンスである。代表的な例をいくつか挙げたが(グラフ3〜6)、見てのとおり、勝ち負けはかなり錯綜する。ただ、ここに挙げた以外のテストの結果も総合すると、Athlon 64-3200+は抜いたが、Athlon 64FX-51とは対等か、わずかに劣勢、という程度だ。
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【グラフ1】2MB前後のブロックサイズでPentium 4 EEのメモリ性能を計測してみた。2MBのところで大きく落ち込み、2.5MBの前後では値が変わらないことから、内部の総キャッシュ容量は2.5MBではなく2MBであること＝つまり、3次キャッシュによる実質キャッシュ可能量増加分は1.5MBであることがわかる |
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【グラフ2】Pentium 4-3.2GHzと同マザーボード、同メモリ環境でメモリ性能を測定。1MB、2MBのゾーンでP4-EEが2倍以上の実効スループットを持っていることがわかる |
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【グラフ3】Final Fantasy XIベンチマークの結果。スコアを3％ほど伸ばしたものの、Athlon 64に届かなかった |
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【グラフ4】3DMark 03の結果。P4-3.2GHzでもAthlon 64勢にリードしていたが、さらに差を広げた。ただしCPUのスコア(短い方)はAthlon 64は逆転したもののFXには届かない |
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【グラフ5】TMPGEncによるMPEG圧縮の時間。標準モードではスコアを伸ばしぶっちぎりだが、高画質モードでは伸びが見られず、Athlon 64にも届かなかった |
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【グラフ6】DivXによる圧縮の時間。26％ものスピードアップを果たし、見事Athlon 64FXを逆転してのトップを飾った |
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前回(Vol.15)で、Athlon 64-3200+はPentium 4-3200+をわずかにオーバーし、Athlon 64FX-51は明白なリードを保ってトップ、と述べた。ワン・ツーをAthlon 64にさらわれた格好になっていたわけだが、P4EEの投入で、FX-51に対してP4EE、64-3200+に対してはPentium 4-3.2GHzをそれぞれ対抗製品として位置づけられるようになるわけで、P4EEが発売されれば、「独走態勢」には歯止めをかけられることになる。
P4EEは買いか？
性能的には大きな向上を見せたP4EEだが、これが“買い”かどうかは、「いつ発売されて、いくらで販売されるか」という点に加え、Pentium 4後継のPrescottがいつ、いくらで出てくるかも考えなくてはならない。Prescottがすぐに、安価に出てきて、しかも高速であったなら、P4EEを買った人は目も当てられないからだ。そのP4EEの具体的な発売予定が、まったくわからない。60日以内というBurns副社長の約束が守られるなら、タイムリミットは11月13日ということになるが、発売予定日や価格については現時点では公式の見解は得られなかった。
P4EEを買えるシナリオとしては、インテルがこれをP4-3.2GHzの上位モデルとして投入し、従来モデルは値下げ、P4EEは7〜8万円でデビューする、という場合。さらに、Prescottの登場が少し先──Webでウワサされているように、2月以降になるのであれば、P4-3.2GHz→P4EE→Prescottという推移図が成立するので、「この年末に最速CPUを買う」という判断ならP4EEということになる。
しかし、ゲーマー向けの特別バージョンという触れ込みや、その性能からして、P4EEはAthlon 64FXに対してぶつけているのは確実だ。そのAthlon 64FXは、10万円弱ときわめて高価である。歴史的に、インテルのCPUは、同クラスの性能のAMD製品より高価だ。ブランド力と信頼感がこの値付けを可能にしてきた。とすれば、ほぼ同クラスの性能を持つP4EEを、Athlon 64FXより安価に提供するとは考えにくい。Webでは一部に925ドルという説が飛んでいるが、これも妥当な線だろう。このような価格だとすると、遅くとも来年3月ごろまでにはPrescottが、おそらくはより安価に登場すると考えられる以上、P4EEを購入する動機付けはかなり弱くなると言わざるを得ない。
記念すべき「サーバCPUのデスクトップ進出」
今回対決しているP4EEとAthlon 64FXは、どちらも“普通でない”製品である。Athlon 64FXは、当初のAthlon 64とOpteronという2つの製品群の間にいかにも急遽設置されたものだし、スペック的にはOpteronとほとんど同じだ。一方のP4EEは、名前こそPentium 4だが、実際はXeon MPの転用である。要するに両社とも、サーバ向けの高性能プロセッサを、ハイエンドユーザー向けのデスクトッププロセッサとして投入して、性能競争を勝ち抜こうとしているわけだ。
以下は推測でしかないが、AMDは、Athlon 64-3200+だとP4-3.2GHzに対して決定的な差がつかないので急遽Opteronを衣替えしたAthlon 64FX-51を追加投入し、それに対して、対抗馬を出さないでいるのはマイナスだと判断したインテルが急遽Xeon MPを衣替えして投入したのがP4EE、というのがこの秋の騒ぎの舞台裏ではなかろうか。ただ、元がサーバ用なので、アスロン64FXではソケットとメモリの非互換性が生じ、P4EEでは消費電力の大幅アップと製造コストの大幅アップ(＝インテルとしては大量にそこそこの価格では供給しにくい)というジレンマを抱えてしまった。結局、どちらも性能は高いものの、買うには敷居が高い。
とはいえ、従来ならば高価なサーバ用マザーと高価なサーバ用CPUとを買わなければ入手不可能だった最速CPU環境が、なんとかがんばれば手に入るところに降りてくると考えれば、これは画期的なことかもしれない。性能の割にはずいぶん高い、と思われるかもしれないが、すべてのCPUはいずれ陳腐化する。メインストリームの最速モデルは、いずれ低価格のバリューCPUとなる。その点、P4EEは違う。なにしろこの中身はPentium 4ではない。P4の3倍以上の1億7000万トランジスタを集積したXeon MPだ。その存在感は、たとえ性能面で見るべきものがなくなった後でも、単にひとときメインストリームの最速モデルだっただけのCPUとは比較になるまい。そこに価値を見いだせるかどうかが、P4EE購入のポイントとなるだろう。
なお、10月25日に発売の自作専門誌『週刊アスキープラスVol.10』では、たくさんのベンチマーク結果もふまえた4ページの特別企画でPentium 4 EE情報をじっくりお届けするほか、『パソコン静音化最終テクニック』『PCパーツ代えどきマニュアル』『RADEON徹底研究』など、すぐ役に立つ自作情報を満載です。ぜひ書店にてお買い求めください。
(週刊アスキープラス編集部 野口岳郎)
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