超機能テンコ盛りなインテルのサーバー向けCPU「Xeon」、その凄さをイラストで例えてみた

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  • author 武者良太
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超機能テンコ盛りなインテルのサーバー向けCPU「Xeon」、その凄さをイラストで例えてみた
Illustration: ぼぶ

いるとこにはいるんです。スゲーやつって。

ボンネットを突き破るエンジンヘッドにスーパーチャージャー、パイプオルガンのように幾層にも連なるエキゾーストパイプ(排気管)、ドデカすぎるタイヤにアグレッシブなフォルム。

「マッドマックスの世界にだってこんなモンスターマシンはないだろ!」って思うかもしれません。うん。だってこれは現実にはないってくらいのイメージイラストなのですから。いったい何をイメージしたかって? これは僕らギズモード・ジャパンがサーバー用途などで使われるインテル最強クラスのCPU、インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサー(以下 Xeon)を擬人化…もとい、擬クルマ化したものなんです。

インテルのCPUというと、インテル® Core™ i9 が最上位って思うじゃないですか。たしかにPC=パーソナルコンピューターの世界ではそのとおり。でもほかにもサーバーやワークステーション、スーパーコンピューターで使われるラインナップがあるんです。それがXeonなんですね。ちなみに呼び名は「ジーオン」です。さあ復唱を。リピート、アフター、ミー。

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Illustration: ぼぶ

ビッグな特徴からご紹介しましょう。Xeonはなんといってもコア数が多い。Core i系のCPUも多コア化が進んできましたが、インテル® Core™ i9 ですら24コア。対してXeonは1つのCPU部につき60コアもある上に、最新世代では1、2、4、8ソケット=最大8CPU部まで対応。60コアx8ソケットの構成だと480コアにもなる! まさにケタが違う!

さらにXeonは1コアあたりの処理能力を高めるために、「インテル® AMX」「インテル® AVX」「インテル® AVX-512」「インテル® DSA」「インテル® IAA」「インテル® QAT」「インテル®DLB」といった数多くのアクセラレーターを積んでいます。

さて、そのアクセラレーターとはいったいなんでしょうか。カンタンに記すと、処理能力を高めるための秘密兵器のような存在。僕らにとって身近なところでは、グラフィック性能を高めるためのチップとされるGPUもそれにあたります。XeonはCPUとGPUを合わせたSoCのように、さまざまな機能特化型アクセラレーターを積んでいるんです。

ここからは、インテルの代表的なアクセラレーターを解説しながら、それらを搭載したXeonがいかに強力なスペックを秘めているのかに迫っていきます。

コア数だけでもモンスター。でもそれだけじゃXeonじゃない

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Illustration: ぼぶ

あらためてXeonのスゴさをイラストで解説していきましょう。

まずイラストのエンジン部は、パーソナル用途よりもさらに多くの仕事をこなすためにCPUコアが増やされた、Xeonの多コア構造をイメージしたもの。

3つのヘッドが飛び出ていることから、V型エンジンを超える多ヘッド構造のW型エンジンを彷彿とさせます。ブガッティのW16エンジンがモチーフかな。さらに各ヘッドにスーパーチャージャーもついていますね。えげつなーい。

とはいえ多コア=気筒数が多いというだけではパワーを高めることはできません。最新のCPUはオールマイティな計算性能が高いけど、グラフィックに強いGPUのように特定領域の計算に強いアクセラレーターの助力があってこそ超絶な性能にたどり着ける…というのが、現代のCPU事情なんですね。

トップスピードと小回りを両立する足回り=インテル®AMX

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Illustration: ぼぶ

ホイールに描かれたAMXの文字。このイラストでは足回りで、自然言語処理や画像認識といった分野で活用されるAI計算用のアクセラレーター、インテル® AMX(Advanced Matrix e Xtensions)のイメージを表しました。

今までにもXeonには、1コアが1回計算するごとに処理できる計算数が256となるAI計算アクセラレーターが使われていました。しかしAMXは同じ条件で2048回の計算が可能です。実に8倍もの効率アップです。もっとも頼ることになるアクセラレーターといっていいかも。

アクセルペダルを踏み込んだときの最高速走行時だけではなく、使うコア数を絞ったときの効率も高くなりました。従来より8倍もアップしたということは、従来と同じ量の計算を同時に8本並列に行なえるわけであり、小刻みでもハイパフォーマンスを求めることができる。トップスピードの性能と小回りのいいハンドリングを両立できる足回りなんです。

データベースの反応速度を高めてくれる=インテル® IAA

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Illustration: ぼぶ

次のキーポイントはインテル® IAA(In-Memory Analytics Accelerator)。イラストでは、ハンドルを握っているドライバーがIAAにあたります。

このIAAはデータの圧縮や解凍が得意です。とはいってもZIPファイルを使うときに動くものではないですよ。データそのものを圧縮することで、データベース全体のスループットを高めるもの。道幅(メモリ帯域幅)に余裕があれば他のデータも行き来できるし、巨大なデータで道幅いっぱいになったとしても、圧縮することで本来のメモリの帯域幅を超えるデータをやりとりできるんです。

またデータの分析が得意なのもIAAの特徴です。フィルターをかけることで余計なメモリを使わないようにしてくれるため、CPUコアやメモリの負荷を減らして走ることができます。

書き込み速度もネットも速くなる=インテル® DSA

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Illustration: ぼぶ

ドライバーの横で地図を見ながら道先を指し示しているナビゲーターは、インテル® DSA(Data Streaming Accelerator)をイメージしたものとなります。

このDSAは、CPUとメモリ間のデータ転送効率を高める指揮者的アクセラレーター。メモリのなかにデータを送るときに「Aくんは1番に! Bさんは2番に並んで!」とテキパキと指示することで、無駄なく待ち時間なくデータを転送できます。

結果としてストレージへの書き込みもスピードアップするし、ネットワーク越しのデータ受け取り速度も速くなるし、ボトルネックが解消されることから、書き込み命令の待ち時間がなくなりCPUの負荷も低くなる。いいことだらけのアクセラレーターなんです。

別の例えで言い換えるなら、大量に飛行機の離発着がある羽田空港の管制塔役をこなしてくれるような存在ですね。まさに超凄腕のナビゲーターと呼びたくなります。

インテル史上最強CPUのパワーがスムーズなワーキングにつながる

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Image: Intel

恥ずかしながら、これまでは僕もCPUのスペックってクロック数やコア数でしか見てこなかったところがあったかも。

しかし以前にパワフルなPコアと高効率なEコアを使っているインテル® Core™ i7-13700Kで自作マシンを作ったところ、動画編集や写真からのAIノイズ除去を繰り返しているときは水冷ファンが唸るけど、普段は超低温&超静か。CPUの内部構造が進化することで、こんなにも使いやすいPCになるのかとびっくりした経験があり、こうやってXeonの機能をイラスト化してみて、思わずなるほどと納得。

Xeonの内部では、普通のCPUと違った特別なチューニング要素が、業務でフル回転させるシステムに活きてくるんだということが実感できました。

主にサーバーやワークステーションで使うためのCPUゆえに、多くのPCユーザーにとっては馴染みがないものかもしれないXeon。しかしAIをフル活用したい人なら個人で買って自作PCに導入するだけの価値があるCPUですし、情シス業務を担当している方にとっては社内サーバや社内クラウドを刷新する際に活かしたくなる存在です。

負荷のかかる処理をモンスター級スペックで支えているXeonは、IT時代に生きる戦士として、学んでおきたい重要パーツですよ。


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Source: インテル