CPUのブランド名とかISA名とか色々ありすぎてややこしい

ブランド名とかISA名とか色々別名がありすぎて、

他の概念と比較する時の抽象度が捉えられない

JSでいうと、JavaScript, ECMAScript, V8, Chromeとかの立ち位置がわからん感じ(雑)

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コンピュータのプロセッサに関する用語は、「抽象度が異なるものが混ざりやすい」ため、適切に分類することが重要です。

そこで、以下の5つのレイヤーに整理します。

CPUが理解できる命令の仕様。プログラムとCPUのインターフェースを決めるルール。

→ OSやソフトウェアに影響を与える。

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ISA名 分類 主な特徴 代表的なメーカー・採用例

x86（IA-32） CISC 32ビット Intel, AMD（古いPC）

x86_64（AMD64, Intel 64） CISC x86の64ビット拡張 Intel, AMD（PC, サーバー）

AArch64（ARMv8以降） RISC ARMの64ビットISA Apple, Qualcomm, AWS, Samsung

RISC-V（RV64Iなど） RISC オープンISA SiFive, Alibaba, StarFive

Power ISA RISC IBM独自のISA IBM（サーバー向け）

MIPS（MIPS32, MIPS64） RISC 32/64ビットのMIPS系 組み込み用途

SPARC RISC Sun Microsystemsが開発 Oracle, 富士通

ISAはソフトウェアとの互換性を保証するものであり、異なるISAではプログラムの実行ができない

例: x86用のWindowsはARMのMacでは動かない

→ 同じISAでもマイクロアーキテクチャが異なると性能が変わる。

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マイクロアーキテクチャ名 ISA メーカー 特徴

Zen 4 x86_64 AMD Ryzen 7000, EPYC 9004

Alder Lake x86_64 Intel Core 12th Gen（P-core/E-core）

Raptor Lake x86_64 Intel Core 13th Gen

Gracemont x86_64 Intel 省電力向け（Atom系）

Cortex-A76 AArch64 ARM スマホ向け

Apple M3 AArch64 Apple Apple Silicon独自設計

Neoverse V2 AArch64 ARM AWS Graviton 3

Power9 Power ISA IBM IBMサーバー向け

Power10 Power ISA IBM IBMの最新アーキテクチャ

ポイント:

ISAが同じでも、マイクロアーキテクチャが異なると性能や消費電力が変わる

例: Intel Core i9 と AMD Ryzen 9 は同じx86_64だが設計が異なる

Apple MシリーズやAWS GravitonはARMのISAを採用しながら独自マイクロアーキテクチャを持つ。

雑に見れば、プログラミング言語のコンパイラが意識するのはISAのみで良い

x86_64向けにアセンブリを吐けば、

x86_64をサポートしていれば、任意のマイクロアーキテクチャで動作する

マイクロアーキテクチャが何なのかはあまり気にしなくて良い

(実際はそれごとの最適化が入ることもあるらしい)

雑に見れば、

プロセッサ, 実際の製品

特定のマイクロアーキテクチャを実装した物理的なチップ。

→ ユーザーが実際に購入・使用するハードウェア。

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CPU名 ISA マイクロアーキテクチャ メーカー

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Intel Core i9-13900K x86_64 Raptor Lake Intel

AMD Ryzen 9 7950X x86_64 Zen 4 AMD

Apple M3 AArch64 Apple独自設計 Apple

AWS Graviton 3 AArch64 Neoverse V2 Amazon

IBM Power9 Power ISA Power9 IBM

IBM Power10 Power ISA Power10 IBM

SiFive Freedom U740 RISC-V U7シリーズ SiFive

ポイント:

マイクロアーキテクチャが違うと同じISAでも性能が大きく変わる

例: Core i9-13900KとRyzen 9 7950X

プロセッサの世代が違うとマイクロアーキテクチャも異なる

例: Ryzen 5000シリーズ（Zen 3）とRyzen 7000シリーズ（Zen 4））

ブランド名（シリーズ名, マーケティング用名称）

CPUシリーズのマーケティング・製品ラインナップ名。

一般ユーザーが目にするのはこのレイヤー。

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ブランド名 ISA 代表的なCPU メーカー

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Intel Core（i3, i5, i7, i9） x86_64 Core i9-13900K Intel

AMD Ryzen（Ryzen 5, 7, 9） x86_64 Ryzen 9 7950X AMD

AMD EPYC x86_64 EPYC 9654 AMD

Intel Xeon x86_64 Xeon Platinum 8380 Intel

Apple Mシリーズ AArch64 M1, M2, M3 Apple

AWS Graviton AArch64 Graviton 3 Amazon

PowerPC（古い） Power ISA PowerPC 970 IBM, Motorola, Apple

UltraSPARC SPARC UltraSPARC T2 Sun Microsystems

SPARC64 SPARC SPARC64 XII 富士通

ポイント:

ブランド名はマーケティング用であり、技術的な仕様を直接示すものではない。

Apple MシリーズはARMベースだが、Intel Coreシリーズとは別のISA。

AWS GravitonやApple Mシリーズは独自のマイクロアーキテクチャを採用している。

企業・団体

ISAの策定者、マイクロアーキテクチャの設計者、CPUメーカーなど。

→ 特定のISAを開発したり、特定のCPUを製造する企業が異なる。

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企業名 主な役割 関係するISA

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Intel CPU開発・製造 x86, x86_64

AMD CPU開発・製造 x86_64（AMD64を開発）

ARM Ltd. マイクロアーキテクチャ設計 AArch64

Apple ARMベースSoC設計 AArch64

IBM Power ISA開発・CPU製造 Power ISA

SiFive RISC-V CPU開発 RISC-V

Oracle SPARC CPU開発 SPARC

Fujitsu SPARC CPU開発 SPARC