MPU

Ｐｅｎｔｉｕｍ（Ｐ５）

☆Pentium 60/66
発表：1993年(intel)
コードネーム：P5
ソケット４
コア電圧：5V
I/O電圧：5V
プロセス長：0.8μm
集積密度：310万
L1-Cache：16kBytes(8k×2)
L2-Cache：n/a
TOWNS対応：可（標準）
下駄：不要

言わずと知れた、初代Pentium。動作クロックは60MHzと66MHzの２種類のみ。TOWNSではＨＢ系に60MHz品が標準搭載されている。最高でも66MHzと当時の最速CPUであるDX2-66MHzと同等であったが、外部バスも同時に66MHzに引き上げ、なおかつバス幅を64bitとした事で別次元のパフォーマンスを発揮した。ちなみにこの66MHzというバススピードは、当時の一般的な486系CPUが33MHzを採用していた事を考えれば、いかに破格の数値であるかお分かり戴けるであろう。確かに、Pentium発表時点でも486-40MHz（AMD製）や486DX-50MHz（DX2では無い）が存在していたが、これらはあくまで超ハイエンドの物であり、そうそうお目にかかれるシロモノでは無かった。特に486DX-50はメモリインターリーブ（簡単に言うとRAID0のメモリ版。）という手法を用い25MHz駆動のSIMMを２枚一組で使用するなど、完全にサーバー用途として設計したとしか思えない製品だった。そんな中突如として現れた64bit-66MHzを要求するPentiumは、大方の予想通り業界の反発を買う。発売後数年間はサーバー用途などハイエンド層にしか採用されず、結局の所その生涯を終えてなお一般ユーザーの届くレベルに到達することはなかった。実際、発表時点での技術レベルからするとPentium用マザーの設計は非常に厳しい物があり、ゆえに台湾系のマザーボードベンダは消滅していくだろうという見方も少なからず合った。が、その後の状況は皆さんご存じの通りである。100MHzショックの時もそうだが、アジア人のパワーをなめちゃイカン。

話が長くなってしまったが、次に動作電圧に付いても少し触れておこう。このCPUは5Vの単一電源で動作する。単一電源などと言ってはみたものの、当時はコアとI/Oで電圧を分離するなどと言う概念は存在しなかったのだろう。CPUとてICの一種である以上、5Vで動作するのは至極当たり前、当然なのだから。しかし0.8μmプロセスとはいえ、これだけのロジック回路を詰め込んだ回路を5Vでブン回すというのは、なかなか豪快というか無茶と言うか・・・実にけなげなCPUではある。
ちなみにこの初代Pentium、実際に手に取って見た方はお分かりだろうが、実に大きく、そして重い。x86史上最大のダイサイズを誇るこのCPU、コレクターズアイテムとしては、いかにも所有欲をそそられる逸品である。これだけCPU然としたCPUも他にあるまい。

さて肝心のTOWNSでの動作だが、標準搭載品だけに全く問題ない。しかし、Pentiumの売りである超高速バスが全く生かされていない設計のため、ＨＢの動作速度はそれは本当に悲惨なものである。これが実力と思われてしまうあたりが、初代Pentiumの悲劇っぷりをより助長しており、もはや慰める余地すら無い。コード用とデータ用にそれぞれ分離された16kByteの大容量一次キャッシュ、ｕ、ｖと２本あるパイプラインや著しく強化されたFPU等、見るべき点は非常に多いのだが、TOWNSにおいて本当に必要だったのは演算速度ではなく、足周りとも言うべき各種I/O周りの速度向上だったのではないだろうか？

なお余談ではあるが、当時のIntel製新型CPUには必ず$1000のプライスタグが付けられる、という習慣があったようだ。このP5も多聞に漏れず$1000で出荷（66MHz品）されたのだが、あまり円換算したくない数字であることは間違いない。この慣わしが現在まで続いていないことは非常に喜ばしいことである。

６ｘ８６

☆6x86,6x86L 80/100/110/120/133/150
発表：1995年(Cyrix)
コードネーム：M1
ソケット５
コア電圧：3.3V or 3.52V or 2.8V(6x86L)
I/O電圧：3.3V or 3.52V
プロセス長：0.35μm
集積密度：不明
L1-Cache：16kBytes(Unified)
L2-Cache：n/a
TOWNS対応：不可
下駄：不要

ソケット５に対応した世界初の互換CPU、それがCyrixの6x86である。Pentium級互換CPUという点ではNexgenに先を越されてしまったものの、Pentiumとのピン互換を達成することによって、より現実的な選択肢としてマーケットに浸透することに成功した。その性能もなかなかの物で、現在に至るもなおこのCPUを超える演算能力を持つx86互換CPUは現れていない。しかし、ずば抜けた整数演算能力に比べ浮動小数点演算ユニット（FPU）はあまりに貧弱と言わざるを得なかった。高性能x87互換FPUメーカーとして名を馳せた同社ではあるが、こと6x86に関しては完全に駄作であると言って良いだろう。しかし、限られた資源（シリコンウェハー）の中でintelに対しての明確なアドバンテージを持つには、削るところはバッサリ切り落としてでも基本となる整数演算能力を高めることが肝要であったのだろう。intel製品よりも安価でなければ売れることのない互換製品においては、こういったマーケティング的戦略により商品の性能が左右されることもあり得るのだ。

さて、6x86というCPUのスペックについてもう少し深く掘り下げてみる事にしよう。この6x86はいわゆるCISCと呼ばれる分類に属するCPUである。その複雑怪奇さにおいて極限を極め「究極のCISC」とも呼ばれるPentiumをも上回る複雑さであり、本当の意味での「究極のx86プロセッサ」と言って良いだろう。
そして、その複雑さはキャッシュ周りにも現れている。第５世代以降のx86アーキテクチャの中では唯一、ユニファイドタイプのＬ１キャッシュメモリを有している。ユニファイドとはその名の通り、一つのキャッシュでコード用キャッシュとデータ用キャッシュを共用することができるタイプの物を指す。つまりハーバードタイプのものよりも効率的にキャッシュメモリを使うことが出来るため、高いキャッシュヒット性能、ひいては高い演算性能を発揮することが可能である。逆に言うとPentiumはキャッシュが16kバイトあると言っても１６ｋバイトのプログラムがそのままキャッシュに収まるとは限らないのだ。この様に優れた性能を持つユニファイドキャッシュではあるが、反面回路が非常に複雑になるという欠点を持っている。つまり、6x86は高クロック化にはとことん向いていないCPUという事になる。
そもそも、他社が軒並みハーバードタイプで足並みを揃えた理由は、プロセッサの高クロック化と無縁ではない。RISC風命令変換実行に関しても同様だ。多少実行効率が落ちても構わない、その代わりに動作クロックを可能な限り向上させていこう、という時代の流れの中にあって、ひたすら実行効率にこだわったCyrixの姿は孤高の戦士のようであり、見るものの心を打たずにはおかない。Cyrixには熱狂的とも言えるマニアが多数存在することでも有名であるが、この辺のストイックな企業姿勢に惹かれるのも分からない話ではないだろう。

話は変わるが、皆さんは6x86の動作周波数のバリエーションをご存じだろうか？実は我々が普段目にしている6x86のクロックはPR（ピーレート）値の事なのである。一般消費者を騙くらかすという意味では非常に有効な手段ではあるが、正直言って私はあまり好きではない。PR表記は何も6x86に始まったことではないのだが、低いクロックの製品をより高クロックに見せかけるという使い方をしたのは、この6x86が最初である。さらに、CyrixはPR表記であることをいい事に、110MHzなどという摩訶不思議なクロックの製品を出してみたり、ベースクロックの規定値を75MHzにしてみたりと、まさにやりたい放題。高クロック化を諦め、真の実力勝負で挑んだ割にはセコイ展開である。

それではその他の特徴についてざっと上げてみることにしよう。
まずは電源周りについて。このCPUはそれこそ「バカ」みたいに電気を食う。あの時代に30Wもの電力を消費するCPUを作り、しかもそれを本当に売っていたというのだからあきれて物が言えない。このCPUが原因で焼け死んだマザーボードは決して少なくないだろう。さしものCyrixも少々やりすぎたと思ったのか、後に低消費電力版である6x86Lを発表するのだが、これもまた泣かず飛ばずに終わってしまうことになる。
次にリニアバーストモード。これはメモリアクセス速度を向上させる為の手法である。しかし、チップセットとBIOS側での対応が必要な為、殆ど普及していない。さらに、リニアバーストに対応した互換チップセットよりも、インテル製チップセットで普通に使用した方が速いとあっては、全く使う意味がない機能といえるだろう。
そして最後の特徴は、Windowsからは486として見えるという点である。大した問題では無いようにも思えるが、中にはPentium以降でないとインストールさえさせて貰えないアプリケーションも存在したため、かなり深刻な問題になっていたようだ。世界最速のCPUが「遅い」事を理由にインストールを拒否されるというのも、何とも皮肉な話ではある。

随分と長い前振りになってしまったが、最後にTOWNS用CPUという観点でこの6x86を見てみることにしたい。しかし残念なことに、このCPUはTOWNSではマトモに動作することはない。それが「TOWNSにおける6x86というCPU」について言える全てである。それ以上でもそれ以下でもない。実際に試したことは無いので正確なことは言えないが、ユニファイドタイプのＬ１キャッシュ周りがTOWNSとの相性問題を引き起こしているのだろう。Pentium搭載型ピュアTOWNSは、良く言えば非常に素直に、悪く言えば無難に設計されている。数あるPentium互換CPUの中で完全動作しなかったCPUは、後にも先にもこの6x86アーキテクチャのプロセッサだけである。こんなにも素直なTOWNSですら動かないのであれば、それはもうCPUの方に原因があると言わざるを得ないだろう。
それでも諦めきれないと言うCyrixフリークなTOWNSユーザー諸子、DOSならある程度動くことも予想されるのでダイブしてみるのも良いだろう。お薦めはしないが・・・。

Ｋ５（５ｋ８６）

☆K5 75/90/100/116.7
発表：1995年(AMD)
コードネーム：K5
ソケット５
コア電圧：3.52V
I/O電圧：3.52V
プロセス長：0.35μm
集積密度：不明
L1-Cache：16kBytes(8k×2)
L2-Cache：n/a
TOWNS対応：可
下駄：不要

AMD社がintelと袂を分かち、独自路線を闊歩すべく世に送り出した記念すべき一品。それがK5こと5k86である。AMD社は80286時代からintelのセカンドソースとしてx86プロセッサを市場に供給し続けていたが、intelやその他のライセンシー各社と全く同じ物を出していたのでは商売にならない。そう考えたのかどうか定かではないが、AMDはあの手この手で商品に「色」を付けていく。消費電力を抑えてみたり、動作クロックの制限を緩和（低クロック動作に強く、ほぼ0MHzでも動作できる）してみたりと、商品力のアップに努めていた様だ。386時代になるとAm386-40MHzなどという世界最速x86プロセッサを生産し、市場シェアの過半数を寡占するに至る。この時期、AMD・Cyrix・TIの３社がx86市場を閉める割合たるや相当な物だったのだろう、さしものintelも危機感を感じたのかi486からは一転、セカンドソースを認めない方針に切り替えることとなった。しかし、実際にx86市場を育ててきたのは我が社だという自負のあるAMDも相当強気に出る。386時代までに獲得したライセンスを理由に486も生産可能であるとし、Am486の出荷を開始する。そしてこの事がintelの逆鱗に触れ、訴訟騒ぎに発展することになる。ここで詳細については触れないが、結局AMDは486より後に出るintel製CPUに関する技術ライセンス獲得を諦める代わりに、Am486プロセッサの出荷を続けるという道を選んだ。故に、AMDはP5バスに関する全ての権利を有している訳ではない。恐らく一部の機能は、現在に至るもなお使用できていないはずだ。

このような状況の中、時代は486からPentium、第５世代の戦いへと舞台を移してゆく。intelのブランド戦略もあって「猫も杓子もPentium」という中、AMDも5x86でお茶を濁している場合では無くなりつつあった。AMDとは対照的に、早々にintelと和解する道を選んだCyrixはM1こと6x86で市場を席巻し、新興NexGenはNx586でその圧倒的技術力を世界に誇示していたのだ。もちろんAMDとて黙って指をくわえて、食い尽くされていくパイを眺めている程お人好しではない。初のオリジナルx86アーキテクチャ製品「K5」を投入すべく日夜努力を重ねていたはずだ。しかし、AMDは新型x86CPU開発という物を少し甘く見すぎていたきらいがある。この新型CPUが実際に市場に姿を現す頃、それはもう「新型」と呼ぶにはあまりにも商品価値の低すぎる物となってしまっていた。

当初、この「K5」はハイエンドx86の座を奪取すべく開発が行われており、同クロックのPentiumより30%高速であるというのが、その売りの一つであった。そのクロックも実働で133MHz程度を想定していたに違いない。しかし我々の前に登場したそれは、何故か名前が「5k86」に変更されており、クロックも75MHzと90MHzというものであった。それでも同クロックのPentiumの３割り増しという公言が実現されていたのなら、ある程度市場を納得させることが出来たのであろう。ところが何をどう間違ったのかそれすらも裏切られ、文字通り75MHzと90MHz相当なCPUになってしまっていたのだ。これでは誰も見向もするはずがない。もっとも、この事は何よりAMD自身が一番良く分かっており、すぐさま「K5」と呼ばれる本来のパフォーマンスを発揮するバージョンを供給するとアナウンスした。が、「だったら最初から出してくれ」と思ったのは、何も私だけではあるまい。
この様に、当初こそ期待はずれの印象を拭えなかったK5であるが、後期型になるにつれてそのパフォーマンスは加速度的に向上してき、最終型に至っては同クロックのK6以上の演算能力を発揮している。AMDが最後にPR200版の投入を断念したのは、K6との兼ね合いでマーケティング上問題があると判断したからに違いない。K5が如何に優秀であったが分かろうというものだ。

そのK6をも圧倒する優れたパフォーマンスは、K5のアーキテクチャを見れば納得することが出来るだろう。スーパースケーラや高度な分岐予測だけでなく、RISC風命令変換やアウトオブオーダー実行も行い、それらを効率よく動かすためのレジスタリネーミング機構を持つなど、完全に第６世代と言って良い内容になっている。はっきり言って、これを見る限り他の同世代CPUが相手になるとは思えない。それより、これだけの優れたアーキテクチャを持ちながら「あんな出来の悪い物」を作ってしまうAMDに、別の意味で感心してしまうくらいだ。

その他の特徴を挙げると、動作電圧はシングルボルテージの3.52V。１次キャッシュはPentiumと同じ、ハーバードアーキテクチャタイプのコード／データ分離型キャッシュを16kバイト搭載する。対応するプラットフォームはソケット５だ。要するにP54Cと完全に同一である。

ちなみに「5k86」というネーミングは当初の「性能低下品」にのみ与えられ、本来の性能を取り戻したPR100以降に「K5」という名前が付けられる事になっていたが、最終的には「K5」で統一された。従って同じ動作周波数でも異なるPR値を持つ製品が存在することになるので、注意されたい。なおPR値とは、当時流行っていた「Pentium-xxxMHz相当」という表現のxxxにあたる部分の数値を指している。例えばK5-PR166の実動クロックは116.5MHzである。

なお余談であるが、K6シリーズに登載されて一躍有名になったライトアロケート機能はこのK5にも搭載されている。正確にはstepping-IDが４以降の物のみに搭載されているのだが、実際にこの機能を持つK5を所有している人は極少数ではないだろうか。ＴＯＷＮＳにおけるライトアロケートの効果は此処で改めて述べるまでもないだろうが、K5においても有効であることは間違いないと思われる。HCの置き換え型CPUとしてはC6シリーズに並ぶ有力な選択肢となることだろう。