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湘南理工学舎
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2025/03/31

 豆知識  ―(その1)へ戻る―

 CPU/プロセッサの沿革(その2)


(History of CPU(Processor))
 --目 次--
  • ♦はじめに
  • ♦先に進む前の注意事項
  • ♦intelとAMD
  • ♦2010年代前半
  • ♦2010年代後半
  • ♦2020年代前半

  • はじめに


     コンピュータへのニーズは 高速で高度な画像処理,演算処理などです, また周辺では"5G通信"(第5世代移動通信システム) で見るように高速・高容量のネットワークが実現しています。
    ここではコンピュータの性能を代表するCPU(プロセッサ) の高速化・高機能化・低消費化などの進化の概略を年代順 (沿革) に記載します。
    その1)では 世界初の半導体によるコンピュータ が出現から, 一般向に コンピュータ(PC)が普及するまでの時代を記しました。
    その2)では CPU のマルチコアなどの高性能化,そしてのAI(人工知能)の急激な開発,NPUの登場…そんな近年までを記します。

     現在, 仕事場の事務机にPCが置かれ, また家庭の各自がPC を持つのは稀でなく, その多くはモバイルPC が使われています。
    そのCPU は 同一ブランドデスクトップ向モバイル向2種類が提供されています。
     (顕著なのは以下で説明する"core i" , "Ryzen" です)
    モバイルPCは 移動用のため"小型・軽量・省電力" かつ "機能はデスクトップ並み" が求められ、そのCPU省電力(冷却ファン不要) , GPU 内蔵, 低クロック などが特徴です。
    デスクトップ向CPU は GPU,FPUなどは周辺におき, 高コア化など本来の機能を上げることと 汎用性, 拡張性をもつのが特徴です…これはサーバ, WSPC向けCPUも同様でしょう。
    さて皆さんがお使いのパソコンの CPU(プロセッサ) はなんでしょうか。

    先に進む前の注意事項


    以下に注意してお読み下さい。
    *マイクロプロセッサ, プロセッサ, CPU は同じ意味で用いています。
    *命令セットのアーキテクチャを "ISA"といいますが, ここでは"I-arch."とも呼んでいます。

    *用語の参照先 用語【参照先】
    例:
    アーキテクチャとマイクロアーキテクチャ【参照先】
    キャッシュメモリ(L1,L2,L3)【参照先】
    コアとスレッド【参照先】

    *次の略称を使います
  • ・パソコン/コンピュータ⇒"PC"
  • ・オフィイスコンピュータ⇒"オフコン"
  • ・スーパコンピュータ⇒"スパコン"
  • ・ワークステーション⇒"WSPC
  • ・アーキテクチャ⇒"arch.
  • ・マイクロアーキテクチャ⇒"M-arch.
  • ・命令セットアーキテクチャ⇒"I-arch.
  • ・コードネーム⇒"C.ネーム
  • ・コア数xとスレッド数y⇒"xc(xs)" 例:2c(4s)
  • ・キャシュメモリ⇒"キャシュ"
  • ・クロック周波数⇒"CLK 例:CLK 30MHz(※1)
  • ・トランジスタ数⇒"Tr 数"
  • ・コストパフォーマンス⇒"コスパ"
  • ・ヒューレット・パッカード社⇒"HP"
  • ・Texas Instruments社⇒"TI"
  • ・ディジタル・イクイップメント・コーポレーション⇒"DEC"
  • ・サンマイクロシステムズ⇒"Sun"
  • (※1):周波数の単位のみ, 例えば:"3GHz"と記されていればCLK を意味します。

    *CPUの表記について
    ・一般に ブランド名/シリーズ名・ファミリー名・タイプ名 などを表記します。
    ・世代別に "コードネーム(C.ネーム)" も使ってます。
    以上から世代も含め,おおよそのスペックが分かります。

    *トランジスタ数(Tr)とクロック周波数(CLK)
    参考として, 代表的なCPUの「 Tr数とCLK」を, そのCPUの文末に記載しておきます。

    intel社とAMD社


     2010年代の中頃以降は 一般向けPC用のCPU の競争はintel社 とAMD社 の2社が顕著です。
    特に目立つのはintel社の"core i" シリーズ とAMD社の"Ryzen"シリーズ です。
    両シリーズはデスクトップPC用とモバイルPC用(ノート型)と2種類あり,また種類が多いので予めまとめておきます。
    ここではモバイルPC用のスペックを記載します。

    intelの"core i 以外" の 大雑把な分類:
  • ♦Celeron:省電力, 低価格, 軽作業用
  • ♦Pentium:低価格,Celeronより高機能
  • ♦Core i:低価格から中価格と 種類が豊富
  • ♦Xeon:高価格・高機能,サーバ用

  • "core i"と"Ryzen"の ブランド名型番 の概略
    次のプロセッサNo.から世代から, "core i"は直接的に世代が分かり, "Ryzen"は割り振り表で分かります。

    intel core i シリーズ:
    \(\quad \underbrace{\ c\ o\ r\ e\ }_{\s{ブランド}} \underbrace{\ i\ 5\ }_{\s{クラス}}-\underbrace{ \cl{1\ 2}\ 6\ 0\ 0\ K }_{\s{プロセッサNo.}}\)
    プロセッサNo.の左から初めの2桁の数字(12)が世代を示す⇒12世代

    AMD Ryzen シリーズ:
    \(\quad \underbrace{\s{AMD\ Ryzen}}_{\s{ブランド}} \underbrace{\ 7 \ }_{\s{クラス}}-\underbrace{\cl{\ 8}\ 7\ 0\ 0\ G }_{\s{プロセッサNo.}}\)
    以下は参考
    プロセッサNo.の最左端の数字(8)が世代を反映するが,以下の割り振りによる⇒5世代
    APU : 2:1世代, 3:2世代, 4:3世代,5:4世代, 8:5世代
    CPU : 1:1世代, 2:2世代, 3:3世代, 5:4世代, 7:5世代, 9:6世代
     APUとは CPUに GPUを搭載し, グラフィックを強化。 APU(ccelerated Processing Unit)
    上のように, 型番から世代の識別する規則性が複雑ですが, 以下の RyzenのM-arch.(例:Zen) から簡単に識別できます。
  • Zen⇒第1世代
  • Zen+⇒第2世代
  • Zen2⇒第3世代
  • Zen3⇒第4世代
  • Zen4⇒第5世代
  • Zen5⇒第6世代

  • 両シリーズは種類が多いので, 次の項目をまとめて記します:
     クラス名(プロセッサNo.):コア数(スレッド数) / 主キャシュ(※)
    (※):数種類のキャッシュの中で最も大きものを記載(一般にL2キャッシュ)

    CPU(プロセッサ)の沿革(その2)

    2010年
    *IBM, POWER 7,(POWER6を向上、 8c(32s), サーバ/ホスト用
    ☆Tr数 12億個, CLK 3~4.1GHz

    *ARM(), Cortex-A15 MPCore, (32ビット/マルチコア)
    ARMv7-AのI-arch.(RISC命令セット), キャッシュは4Mバイト, サーバ用
    ARM社は英国に本社を置く半導体企業,プロセッサーの設計や開発など業務をしているグローバル会社。
    ☆Tr数 14億個, CLK 2.5GHz

    *Intel, core i 第1世代(2): Core i3, i5, i7 (Westmereのarch.)
    64ビット, Intel 64のI-arch., GPU内蔵
    [モバイル用/GPU内蔵]
    クラス名(プロセッサNo.):コア数(スレッド数) / 主キャシュ:
  • ♦core i3(390U): 2c(4s) / 3MB
  • ♦core i5(580M): 2c(4s) / 3MB
  • ♦core i7(640M): 4c(8s) / 4MB

  • 2011年
    *Intel, Celeron, Xeon ,Pentium 第2世代(Cネーム:Snady Bridge)
    クラス名:コア数(スレッド数) / 主キャシュ ,その他:
  • ♦Celeron: 2c(2s) / 2MB, 低価格
  • ♦Pentium: 2c(2s) / 3MB, GPU内蔵
  • ♦Xeon : 4c(8s) / 8MB,サーバ/WSPC用

  • *AMD, FX(エフエックス), (Bulldozerの新M-arch.,4c(8s),PC用)
    x86のarch.,AMD64のI-arch.,キャッシュ8MB

    *オラクル, SPARC T4(8コア64ビットCP, サーバ用)

    2012年
    *Intel, core i, 第3世代: Core i3, i5, i7(Ivy Bridgeのarch.)
    64ビット, Intel 64のI-arch.
    [モバイル用/GPU内蔵]
    クラス名(プロセッサNo.):コア数(スレッド数) / 主キャシュ:
  • ♦core i3(3130M): 2c(4s) / 3MB
  • ♦core i5(3380M): 2c(4s) / 3MB
  • ♦core i7(3940XM): 4c(8s) /8MB
  • ☆Tr数 14億個, CLK 約3.5GHz(GPU無しのCPU デスクトップ用)


    *ARM, Cortex-A57/A53, (64ビット, ARMv8のI-arch., マルチコア, キャッシュ2MB)
    スーパースカラ[参照], GPUをオンチップ
    A53 は低消費タイプ, モバイル用

    2013年
    *オラクル, SPARC T5, (64ビット/16コアで128スレッド) UNIXサーバ用

    *富士通, SPARC64 X, (64ビット/16コア/32スレッド/2MB キャシュ) UNIXサーバ, スパコン用

    *Intel, core i 第4世代: Core i3, i5, i7(Haswellのarch.)
    64ビットマルチコアCPU/Thunderboltテクノロジに対応
    [モバイル用/GPU内蔵]
    クラス名(プロセッサNo.):コア数(スレッド数) / 主キャシュ:
  • ♦core i3(4110M): 2c(4s) / 3MB
  • ♦core i5(4340M): 2c(4s) / 3MB
  • ♦core i7(4940MX): 4c(8s) / 8MB

  • ♦pentium: 2c(2s) / 2MB(GPU無し)
  • ♦celeron: 2c(2s) / 2MB(GPU無し)

  • 2014年
    *IBM, POWER8, (64ビットマルチコアCPU,最高クロック5GHz), サーバ用
    ☆Tr数 42億個, CLK 2.5~5GHz


    *intel, core M, core i を小型モバイル専用に, Broadwellのarch.
    第6世代
    x86のarch., 64bit, マルチコア 2R(2s), GPU(グラフィック)搭載
    2015年
    *intel, core M :Core m3, m5, m7
    C.ネーム:Skylak=第6世代
    64ビットマルチコア, 低消費でファン不要, 小型モバイルPC用
    マルチ:2c(4s)とキャッシュ:4MBは共通, クロックが各クラスで異なる
    クロック:1.2, 1.1, 0.9GHz(m3→m7の順に)

    2017年
    *富士通、SPARC64 XII, 64ビットマルチコアCPU, UNIXサーバ用
    *オラクル、SPARC S7/M7, (8コア/64スレッドのプロセッサ)サーバ用

    *IBM, POWER9, (64ビット マルチコアCPU)サーバ用
    ☆Tr数 80億個, CLK 4GHz

    *intel, Pentium, Celeron, Xeon 第8世代(C.ネーム:Coffee Lake)
    (64ビット,マルチコア, Intel 64のI-arch.)
    クラス別のコア数(スレッド数) / 主キャシュ/その他:
  • ♦Pentium G: 2c(4s)/ 4MB
  • ♦Celeron: 2c(4s) / 2MB
  • ♦Xeon E: 6c(12s) / 12MB/ サーバ用

  • *AMD, Ryzen(ライゼン)初代: Ryzen3, 5, 7, ZenのM-arch., AMD64のシリーズ
     x86のarch., AMD64のI-arch., GPUを搭載
    現在も発展を続けているシリーズ。種類が多く,代表的なものを記載します。
    [モバイル用APU]
    クラス名(プロセッサNo.):コア数(スレッド数) / 主キャシュ:
  • ♦Ryzen3(2300U): 4c(4s) / 4MB/
  • ♦Ryzen5(2500U): 4c(8s) / 4MB
  • ♦Ryzen7(2700U): 4c(8s) / 4MB

  • 2018年
    *Intel, core i, 第8世代: Core i3, i5, i7, i9(coffee lakeのarch.)
     64ビット, Intel 64のI-arch., GPU内蔵 , ハイエンド な "Core i9"が追加された。
    [モバイル用/GPU内蔵]
    クラス名(プロセッサNo.):コア数(スレッド数) / 主キャシュ:
  • ♦core i3(8100H): 4c(4s) / 6MB
  • ♦core i5(8400H): 4c(8s) / 8MB
  • ♦core i7(8850H): 6c(12s) /9MB
  • ♦core i9(8950HK): 6c(12s) /1MB

  • 2019年
    *ARM, Neoverse N1/E1, (サーバ専用CPU)

    *富士通, A64FX, (スパコン用)「京」の後継機「富岳」に搭載

    *AMD, Ryzen 第2世代: Ryzen3, 5, 7, Zen+のM-arch., AMD64のシリーズ
     x86のarch., AMD64のI-arch., GPUを搭載
    [モバイル用APU] クラス名(プロセッサNo.):コア数(スレッド数) / 主キャシュ:
  • ♦Ryzen3(3780U): 4c(4s) / 4MB
  • ♦Ryzen5(3580U): 4c(8s) / 4MB
  • ♦Ryzen7(3300U): 4c(8s) / 4MB

  • *Microsoftとクアルコムの共同, SQ1(64ビットマルチコア),SurfaceのPCに搭載。


    2020年 (注:全世界に新型コロナが流行)
    *Ampere社(米), Ampere Altra:Armのarch./64ビット,最大 80コアCPU, サーバー用

    *Intel, core i 第10世代: Core i3, i5, i7, i9(Comet Lakeのarch.)
    [モバイル用/GPU内蔵]
    クラス名(プロセッサNo.):コア数(スレッド数) / 主キャシュ / その他:
  • ♦core i3(10110U): 2(4s) / 4MB
  • ♦core i5(10500H): 6c(12s) / 12MB
  • ♦core i7(10875H): 8c(16s) / 16MB
  • ♦core i9(10885H): 8c(16s) / 16MB
  • ☆Tr数 98億個, CLK 2.7~3.3GHz


    *IBM, POWER10(64ビットマルチコアCPU)サーバ用

    *AMD, Ryzen 第3世代Zen2のM-arch., AMD64のシリーズ
     (x86のarch., AMD64のI-arch., GPUを搭載)
    [モバイル用APU]
    クラス名(プロセッサNo.):コア数(スレッド数) / 主キャシュ / その他:
  • ♦Ryzen3(4300U): 4c(8s) / 4MB
  • ♦Ryzen5(4680U): 6c(12s) / 8MB
  • ♦Ryzen7(4800H): 8c(16s) / 8MB/2.9GHz
  • ♦Ryzen9(4900H): 8c(16s) / 8MB/3.3GHz

  • *Apple, M1(64ビット マルチコアCPU/ 高性能コア) PC用
    MacBook AirとMacBook Pro に搭載
    2021年
    *Intel core i 第11世代 Core i3, i5, i7, i9,(Tige Lakeのarch.)
    [モバイル用/GPU内蔵]
    クラス名(プロセッサNo.):コア数(スレッド数) / 主キャシュ / その他:
  • ♦core i3(11100B): 4c(8s) / 12MB
  • ♦core i5(11500B): 6c(12s) / 12MB
  • ♦core i7(11700B): 8c(16s) / 24MB/3.2GHz
  • ♦core i9(11900KB): 8c(16s) / 24MB/3.3GHz

  • *AMD, Ryzen 第4世代Zen3のM-arch., AMD64のシリーズ
     (x86のarch., AMD64のI-arch., GPUを搭載)
    [モバイル用APU]
    クラス名(プロセッサNo.):コア数(スレッド数) / 主キャシュ / その他:
  • ♦Ryzen3(5400U): 4c(8s) / 8MB
  • ♦Ryzen5(5600H): 6c(12MB) / 16MB
  • ♦Ryzen7(5800H): 8c(16MB) / 16MB/3.2GHz
  • ♦Ryzen9(5980HX): 8c(16MB) / 16MB/3.3GHz
  • ☆APU:Tr数 107億個, CLK 2.6~3.3GHz
    ☆CPU:Tr数 69億個, CLK 2.7~4.1GHz


    2022年
    *Intel, core i 第13世代 Core i3, i5, i7, i9,(Raptor Lakeのarch.)
     2種類のコアが登場
    2種類のコア: Pコア&Eコア (※), スマートキャシュ 【参照先】登場
    [モバイル用/GPU内蔵]
    クラス名(プロセッサNo.):P+Eコア数,スレッド数 / 主キャシュ / その他:
  • ♦core i3(13300HE): 4P+4E(8s)/12MB
  • ♦core i5(13600H): 6P+8E(14s)/18MB
  • ♦core i7(13700H): 16P+8E(20s)/24MB
  • ♦core i9(13900HX): 8P+16E(32s)/36MB
  • :PコアとEコア
    2種類のコアを使い分けしている,すなわちPコアは負荷の高い処理を行い,Eコアは負荷の軽い処理を行う。
    Eコアはトランジスタの実装数が少ない
    Pコア(performance コア), Eコア(efficient コア)

    2023年
    *Intel, core i 第14世代 Core i3, i5, i7, i9
    2種類のコア:Pコア&Eコア, スマートキャシュ
    [デスクトップ用]:
    クラス名(プロセッサNo.):P+Eコア数,スレッド数 / 主キャシュ / その他:
  • ♦core i3(14100): 4P+0E(8s)/12MB
  • ♦core i5(14400): 6P+4E(16s)/20MB
  • ♦core i7(14700): 8P+12E(28s)/32MB
  • ♦core i9(14900): 8P+16E(32s)/36MB

  • *AMD, Ryzen 第5世代Zen4のM-arch., AMD64のシリーズ
     (x86のarch., AMD64のI-arch., GPUを搭載)
    各クラス別のコア数(スレッド数) / (L2+L3)キャシュ / その他:
    [モバイル用APU](L2のキャッシュを記載)
    クラス名(プロセッサNo.):コア数(スレッド数) /(L2+L3)キャシュ/その他:
  • ♦Ryzen5(7640HS): 6c(12s) / (6+16)MB
  • ♦Ryzen7(7840HS): 8c(16s) / (8+16)MB/3.8GHz
  • ♦Ryzen9(7940HS): 8c(16s) / (8+16)MB/4.0GHz
  • CPU(※):Tr数 79億個, CLK 3.7~4.4GHz
    (※):APUのデータは入手できませんでした。

    2024年
    *AMD, Ryzen 第6世代Zen5のM-arch.(Ryzen9000シリーズ)
    [デスクトップ用]:(この時点でモバイル用はない)
    クラス名(プロセッサNo.):コア数(スレッド数) /L3キャシュ / その他:
  • ♦Ryzen5(9600X): 6c(12s) / 32MB
  • ♦Ryzen7(9700X): 8c(16s) / 32MB
  • ♦Ryzen9(9900X) : 12c(24s) / 64MB
  •  注:AMDのAI関連は「Ryzen AI」を2025年初めに販売予定である。

    *Intel, core ultra , ulktra 5, 7, 9
     AIプロセッサ(NPU)を搭載, 2種類のコア:Pコア&Eコア, スマートキャシュ
    [デスクトップ用]:
    クラス名(プロセッサNo.):P+Eコア数(スレッド数s)/スマートキャシュ / その他:
  • ♦ultra 5(245K): 6P+8E(14s)/24MB
  • ♦ultra 7(264K): 8P+12E(20s)/30MB
  • ♦ultra 9(285K): 8P+16E(24s)/36MB

  • …以上



    coffe
    [コーヒーブレイク/閑話]…お疲れさまでした

     CPUのTr実装数


    公開されたデータで比較すると
    2010年:IBM, POWER 7 …Tr数 12億
    2023年:AMD, Ryzen 第5世代…Tr数 79億個(デスクトップ型)(※)
    でした。
    (※)デスクトップ用はCPU本来のTr数を搭載,しかしモバイル用はCPUにGPU内蔵があり、純CPUのTr数より多く搭載しています。