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 AMDは2009年1月8日、デスクトップPC向けとしては同社初となる、製造プロセス45nmの新型CPU、Phenom II X4シリーズを発表した。日経WinPC編集部は、その評価版を入手。従来製品やIntelのライバル製品を交えて、性能や消費電力を測定した。

 Phenom II X4は、「Deneb(デネブ)」の開発コード名で呼ばれていたモデルで、従来のクアッドコアCPU、Phenomの製造プロセスを45nmに縮小したバージョンだ。大きな特徴は各コアで共有する3次キャッシュを、従来の2MBから一気に6MBに拡張した点にある。内部の演算機構は、ロード/ストアのバッファーを強化したり、浮動小数点演算命令を最適化するなど細かく手を入れられているが、大幅な変更はない。

 1月8日に登場したのは2モデル。上位はPhenom II X4 940 Black Editionで、3GHzで動作する。これまでの「Black Edition」と同じく、動作倍率が可変になっており、規定外の周波数で動かす、いわゆる「オーバークロック」が容易にできるようになっている。下位モデルはPhenom II X4 920。2.8GHzで動作する。そのほかの性能にかかわる仕様はPhenomを踏襲している。1次キャッシュはコアごとに命令用を64KB、データ用を64KB備える。2次キャッシュもコアごとに512KBある。

 ただ、HyperTransportは1.8GHzのDDR(Double Data Rate)転送の3.6GHzとなっている。これまでの最上位モデルである、Phoenom X4 9950が4GHz(2GHzのDDR)だったので速度が落ちている。この点についてAMDは「消費電力と性能のバランスを考慮したため」と説明している。もっとも、4GHzの転送速度が生かせるケースはほとんどなかったので、少なくともデスクトップPCとしての利用で体感的に遅くなったと感じることはないだろう。

 ちなみにPhenom II X4のモデルナンバー「940」「920」は、Intelの新型CPUであるCore i7の下位モデル2種類のプロセッサー・ナンバーと全く同じ。その理由を日本AMDに確認したところ「全くの偶然」とのコメントが返ってきた。


まずはDDR2のみのAM2+パッケージ、DDR3/DDR2両対応のAM3は2月に登場か

 今回登場したのは、AMDが「AM2+パッケージ」と呼ぶ製品で、既存のSocket AM2対応マザーボードにそのまま取り付けられる。対応メモリーはDDR2-1066までだ。利用にはBIOSの対応が不可欠だが、2009年1月上旬時点ではASUSTeK ComputerやGIGABYTE TECHNOLOGY、MSIをはじめ主要なマザーボードメーカーが対応BIOSを提供している。

 AMDは2008年秋の時点で「45nm版のPhenomは(DDR2とDDR3の両方に対応する)AM3パッケージで投入する」としていた。AM3パッケージは既存のSocket AM2マザーボードだけでなく、将来登場するDDR3メモリーに対応したSocket AM3のマザーボードにも取り付けられる。CPUを買っておけば、マザーボードを交換するだけでDDR3メモリーのプラットフォームになるというわけだ。

 一方、AM2+パッケージのPhenom IIは、Socket AM3のマザーボードでは動かない。となると、AM2+パッケージは出荷せず、最初からAM3にすればよいように思える。今回、AM2+パッケージのみにしたのは「AM3プラットフォームの検証に若干時間が必要なため」(日本AMD)。「できるだけ早く45nm版Phenomを市場に出したかった」(同)ので、2モデルを発表したのだという。AMDは公式には第1四半期中にAM3版のPhenom IIを投入するとしている。本誌の取材によれば2月にもAM3版が出てきそうだ。ただ、AM3のマザーボードの登場はCPUよりも後になる。

 仕様のなかで気になるのは、TDP(熱設計電力、実使用上の最大消費電力)だ。Phenom II X4 940と同920のTDPは125Wで、従来のPhenom X4 9950から変わっていない(初期の9950は140Wだった)。TDPはあくまでもPCケースや冷却システムを設計するための指標であり、直接CPUの消費電力を示すものではない。しかし、これまではTDPが高いCPUは平均的な消費電力も高い傾向にあった。AMDは45nm版の売りの一つに消費電力の低さを挙げている。確かに動作周波数を3GHzに引き上げて同じTDPに収まっているのは相対的には消費電力が低くなっていると言えるのだが、果たしてどれくらいの水準になっているのかが興味深いところだ。


Phenom X4、Core 2 QuadやCore i7と性能を比較

 今回は以下のCPUの性能を調べた。

  • Phenom II X4 940 Black Edition(3GHz)
  • Phenom II X4 920相当品(2.8GHz)
  • Phenom II X4(2.6GHz)
  • Phenom X4 9950 Black Edition

 Phenom II X4 920は評価用が無かったため、940の倍率を変更して2.8GHzにした相当品で評価した。また、Phenom X4 9950との性能差を調べるために、同じ2.6GHzに設定した状態でも測定した。この2つは、省電力機能の「Cool'n'Quiet」を有効にしてもアイドル時に動作周波数が下がらなかった。比較用に、以下のCPUの測定結果も掲載している。

  • Core i7-965 Extreme(3.2GHz)
  • Core i7-920(2.66GHz)
  • Core 2 Quad Q9550(2.83GHz)
  • Core 2 Quad Q8200(2.33GHz)
  • Core 2 Duo E8500(3.16GHz)

テストに使用したパーツは以下の通りだ。

  • 【マザーボード】GA-MA790GP-DS4H(GIGABYTE TECHNOLOGY、AMD 790GX+SB750搭載)
    、DKA790GX Platinum(MSI、AMD 790GX+SB750搭載)、M3A78-T(ASUSTeK Computer、AMD 790GX+SB750搭載)、DX58SO(Intel、Intel X58搭載、DDR3-1066)、P5Q Deluxe(ASUSTeK Computer、Intel P45搭載、DDR2-800)
  • 【メモリー】DDR3-1066 1GB×3(Qimondaチップ)、DDR2-800 2GB×2
  • 【HDD】WD Caviar Black 1TB(Western Digital)
  • 【グラフィックスボード】ATI Radeon HD 2400 PRO搭載ボード、ファンレス
  • 【電源ユニット】AS Power Silentist S-650EB(アビー、定格出力650W)
  • 【OS】Windows Vista Ultimate Service Pack 1 32ビット日本語版
    •  マザーボードは評価用CPUとセットだったGIGABYTE TECHNOLOGY製を基本として、Phenom II X4 940はMSIとASUSTeK Computerの同クラス製品でも性能や消費電力を調べている。メモリーはDDR2-800にした。グラフィックスボードはATI Radeon HD 2400 PROを搭載した製品だ。AMDは、Phenom IIとAMD 790FX/790 GXチップセット、ATI Radeon HD 4800シリーズを組み合わせたプラットフォームを「Dragon」としてアピールしている。今回は、CPU単体の消費電力の違いを分かりやすくするため、消費電力の低いグラフィックスボードを取り付けている。いずれのテスト環境でも省電力機能は有効にした。

      同じ動作周波数でもPhenom IIは速い

       では結果を見てみよう。まずは「スーパーπ」の結果だ(グラフ1)。システム全体やマルチコアCPUの性能は計れないため、分析には適さないが、定番のテストとして測定した。Phenom X4 9950(グラフ中はPhenom 9950)と同じ動作周波数にしたPhenom II X4は、なんと6秒も演算時間が短くなった。演算コアやキャッシュのマイナーチェンジが効果的に働いたためだろう。

       「Sandra 2009」のCPU関連テストでもその傾向は若干見られる。グラフ2は、Phenom X4 9950の結果を100%として、性能の伸びを示したものだ。2.6GHz動作のPhenom II X4は、整数演算と浮動小数点演算の一部でわずかながら性能が伸びているのが分かる。キャッシュは特定の領域が速い。グラフ3は、データ量を変えながら転送を繰り返して、キャッシュやメインメモリーの速度を調べるSandra 2009の「Cache and Memory」の結果だ。2KBと4KB、64KBから256KBまでの領域の転送がPhenomよりも若干速い。

       一方、メインメモリーの転送速度はPhenomと極端には違わない。グラフ4は、Sandra 2009のメモリー転送テストの結果だ。Phenom II X4は「Buff'd iSSE2 Memory Bandwidth」で10.2GB/秒程度、「Cache and Memory」の「1GB Blocks」で6.3G~6.6GB/秒となっている。やや気になるのはASUSTeK Computerのマザーボード。ここにPhenom II X4 940を取り付けたときだけそれぞれ9.7GB/秒、5.1GB/秒とわずかに落ち込んでいる。

       ベンチマークソフトのテスト結果を見ると、Phenom II X4 940は、Phenom X4 9950に対しおよそ20%の性能向上となっている。これはAMDが主張している通りだ。

       グラフ5は、3D画像レンダリングのベンチマークソフト「CINEBENCH R10」の結果。上側のグラフが1個のコアだけで処理する「Rendering(Single CPU)」で、下が全コアを使う「Rendering(Multiple CPU)」の結果だ。ここでもPhenom IIの改良点がはっきり現れている。2.6GHz動作のPhenom II X4が、同じ動作周波数のPhenom X4 9950に比べて15%もスコアが高いのだ。

       ただしこれはシングルスレッドのときだけ。マルチスレッドになるRendering(Multiple)では伸びは3%にとどまる。それでもPhenom II X4 940は、Phenom X4 9950よりマルチコア使用時にスコアが19%高くなった。同じようにマルチコアをきちんと使うように作られた「3DMark Vantage」(Futuremark)のCPU関連テストでも同様の傾向だ(グラフ6)。

       アプリケーションベースのベンチマークソフト「PCMark Vantage」(Futuremark)では、総合スコアにHDDやグラフィックスの性能も影響し、CPU性能が反映されにくくなるためか、Phenomに対するPhenom IIの優位性が見えにくくなった(グラフ7)。

      シングルスレッド、2スレッドの処理だと性能が伸びやすい

       現実のアプリケーションではどうだろうか。コア数のメリットが得られにくい例として、「iTunes」における音楽データのMP3形式への変換処理を調べた(グラフ8)。この処理は2スレッドまでの実行であり、クアッドコアは生かされない。デュアルコアで動作周波数の高いCPUだと処理が速く終わる。グラフの値は、3回測定した結果の平均値だ。

       Phenom II X4 940はなぜかMSI製マザーボードを使ったときだけ性能の伸びがいま一つだったが、そのほかはPhenom X4 9950に比べて、約4割も処理が速かった。デュアルやシングルスレッドで性能が伸びるのは、コアの改良だけでなく、共用3次キャッシュの容量が増えたためだと考えられる。

       グラフ9は現像ソフト「SILKYPIX Developer Studio 3.0」で20個のRAW画像をJPEGに変換したときの時間。値は3回測定の平均になっている。同じ動作周波数でもPhenom IIはPhenomに比べて約1割性能が高くなった。Phenom II X4 940での性能の伸びは2割を超えている。ペガシスのエンコードソフト「TMPGEnc 4.0 XPress」を使った、ハイビジョン動画のエンコードでも、Phenom X4 9950に対してPhenom II X4 940は2割弱速くなっている。

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