ポラックの法則とマルチコア

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ポラックの法則とマルチコアの違い

ポラックの法則 vs. マルチコア

ポラックの法則（ポラックのほうそく）は、「プロセッサの性能はその複雑性の平方根に比例する」という経験則。ここで「複雑性」とは、論理回路の水準で見るならばゲート数やFF数、電子回路の水準で見るならばネットリストのエッジ数とノード数すなわち配線数と素子数、などのことである。トランジスタ数のことだとして、この法則に文字通り従うならば、1プロセッサに使うトランジスタを2倍に増やしても、性能は\sqrt\fallingdotseq 1.4倍にしか上がらない。 ここで、ある系列のプロセッサの新型を設計するとして、その新型ではプロセス微細化なしに2倍のトランジスタを使うことにする。すると（実際にはその設計次第であるが）、ポラックの法則に従うならばプロセッサの性能は1.4倍しか向上していないにもかかわらず、トランジスタ数に比例して消費電力は2倍に増大している。したがって消費電力あたりの性能は、トランジスタ数を2倍にした結果逆に0.7倍に低下することになる。消費電力は、ほぼそのまま発熱量とみてよい。結論として、トランジスタ数の増加によるプロセッサの性能の向上は、遠からず（仮に電力の供給はなんとかできたとしても）熱の問題により頭打ちとなることが、この法則が正しければ予言される。 直感的に説明するならば、この法則はプロセッサ設計がある種の「飽和」に達した後の現象だということになる。32ビットコンピュータを8ビットの算術論理演算装置を並べて作っていたような時代であれば、単純な物量作戦で性能は線形に上がるだろうし、もっとかも（グロッシュの法則）しれない。その後、単純に物量作戦で可能なことは全てやり、パイプライン化なども行われると、それ以上の性能向上は並列（parallel）処理で、となり、scoreboarding や Tomasuloのアルゴリズムなど、並行（concurrent）処理の複雑さが、目的の計算以上に素子などの資源を喰ってしまうわけである。 なお以上の議論ではプロセス微細化なしにという前提を置いているが、MOS集積回路の開発から200x年代頃までのトレンドとしては、ムーアの法則を達成するためのプロセス微細化によるデナードスケーリングによって、高速化と同時に消費電力も低減されていたため、そちらによる性能向上が大きかった。こちらによる性能向上は、集積回路の生産プロセスを更新するだけでプロセッサ設計やマスクパターンの大きな変更無しに、単にパターンをより小さく縮小するだけであり、「無料の昼食」（Free Lunch）などと形容されることもある。 インテル社のMRL（Microprocessor Research Labs）のディレクター兼インテル・フェロー（Intel Fellow）を務めていたフレッド・ポラック（Fred Pollack）が提唱した。なお、実際のデータからは、文字通りではなく、物量と性能の関係は一定ではなく変化するものだ、という意味に取るのが良いようであるhttp://news.mynavi.jp/column/architecture/122/index.html。 この法則が示唆する通り（また、物理法則の限界により、縮小しても高速化や低電圧化を以前のようには進められず、電流に至ってはリークのせいで増える傾向にすらあることもあり）、その後のプロセッサは低消費電力・マルチコア化を指向するようになった。. マルチコア (Multiple core, Multi-core) は、1つのプロセッサ・パッケージ内に複数のプロセッサ・コアを搭載する技術であり、マルチプロセッシングの一形態である。 外見的には1つのプロセッサでありながら論理的には複数のプロセッサとして認識されるため、同じコア数のマルチプロセッサと比較して実装面積としては省スペースであり、プロセッサコア間の通信を高速化することも可能である。主に並列処理を行わせる環境下では、プロセッサ・チップ全体での処理能力を上げ性能向上を果たすために行われる。このプロセッサ・パッケージ内のプロセッサ・コアが2つであればデュアルコア (Dual-core)、4つであればクアッドコア (Quad-core)、6つであればヘキサコア (Hexa-core)、8つは伝統的にインテルではオクタルコア (Octal-core) 、AMDではオクタコア (Octa-core)と呼ばれるほか、オクトコア (Octo-core) とも呼ばれる。さらに高性能な専用プロセッサの中には十個以上ものコアを持つものがあり、メニーコア (Many-core) と呼ばれる。 なお、従来の1つのコアを持つプロセッサはマルチコアに対してシングルコア (Single-core) とも呼ばれる。 レベル1キャッシュが2つあり、レベル2キャッシュは2つのコアと共有される。.

トランジスタ

1947年12月23日に発明された最初のトランジスタ（複製品） パッケージのトランジスタ トランジスタ（transistor）は、増幅、またはスイッチ動作をさせる半導体素子で、近代の電子工学における主力素子である。transfer（伝達）とresistor（抵抗）を組み合わせたかばん語である。によって1948年に名づけられた。「変化する抵抗を通じての信号変換器transfer of a signal through a varister または transit resistor」からの造語との説もある。 通称として「石」がある（真空管を「球」と通称したことに呼応する）。たとえばトランジスタラジオなどでは、使用しているトランジスタの数を数えて、6石ラジオ（6つのトランジスタを使ったラジオ）のように言う場合がある。 デジタル回路ではトランジスタが電子的なスイッチとして使われ、半導体メモリ・マイクロプロセッサ・その他の論理回路で利用されている。ただ、集積回路の普及に伴い、単体のトランジスタがデジタル回路における論理素子として利用されることはほとんどなくなった。一方、アナログ回路中では、トランジスタは基本的に増幅器として使われている。 トランジスタは、ゲルマニウムまたはシリコンの結晶を利用して作られることが一般的である。そのほか、ヒ化ガリウム (GaAs) などの化合物を材料としたものは化合物半導体トランジスタと呼ばれ、特に超高周波用デバイスとして広く利用されている（衛星放送チューナーなど）。.

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ヘテロジニアスマルチコア

ヘテロジニアス・マルチコア (Heterogeneous multi core) は、異種のアーキテクチャをもつマイクロプロセッサが統合されたCPU、異種混在のマルチコアを表す用語。 対して、同種のコアを複数実装するプロセッサを「ホモジニアス (Homogeneous) マルチコア」と言う。.

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プロセッサ

プロセッサ は、コンピュータシステムの中で、ソフトウェアプログラムに記述された命令セット（データの転送、計算、加工、制御、管理など）を実行する（＝プロセス）ためのハードウェアであり、演算装置、命令や情報を格納するレジスタ、周辺回路などから構成される。内蔵されるある程度の規模の記憶装置までを含めることもある。プロセッサー、プロセサ、プロセッシングユニット、処理装置（しょりそうち）ともいう。「プロセッサ」は処理装置の総称で、システムの中心的な処理を担うものを「CPU（）」（この呼称はマイクロプロセッサより古くからある）、集積回路に実装したものをマイクロプロセッサ、またメーカーによっては（モトローラなど）「MPU（）」と呼んでいる。 プロセッサの構成要素の分類として、比較的古い分類としては、演算装置と制御装置に分けることがある。また、理論的な議論では、厳密には記憶装置であるレジスタすなわち論理回路の用語で言うところの順序回路の部分を除いた、組み合わせ論理の部分のみを指すことがある（状態機械モデルと相性が悪い）。の分類としては、実行すべき命令を決め、全体を制御するユニットと、命令を実行する実行ユニットとに分けることがある。.

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インテル

インテル（英:Intel Corporation）は、アメリカ合衆国カリフォルニア州に本社を置く半導体素子メーカーである。 社名の由来はIntegrated Electronics（集積されたエレクトロニクス）の意味である。.

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