ARMとx86/x64 (Intel, AMD) のCPU、アーキテクチャの違い、シェア、性能比較、アーキテクチャ、エンディアン

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ITで知っておくべき知識

プロセッサ(CPU、Central Processor Unit)の話で必ず出てくる単語に「ARM」と「x86」「x64」という単語があります。

 

これらは、プロセッサのアーキテクチャーの種類を表しています。

両者の違いについてまとめました。

 

ARMとx86/x64のまとめ、読み方

いきなりまとめると以下の通りです。

 

 プロセッサーの
アーキテクチャーの種類
 ARM  x86/x64
 アーキテクチャーの
開発会社
ARM インテル、AMD
プロセッサーの
製造会社
インテル、フリースケール、
ルネサス テクノロジなどが
ライセンス供与
インテル、AMD
命令セットの
アーキテクチャー
RISC CISC
主に使われている用途 スマートフォン、タブレット パソコン、PCサーバー
32ビット/64ビット 両方あり x86が32ビット
x64が64ビット
エンディアン バイエンディアン リトルエンディアン

 

 

それぞれの読み方ですが

ARMは、「あーむ」と読みます。

x86は、「エックスはちろく」または、「ペケはちろく」と読みます。

x64は、「エックスろくよん」または、「ペケろくよん」と読みます。

 

 

それでは詳しく違いを見てみましょう。

 

ARM (アーム) アーキテクチャー

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ARMは一般的にはよく知られていませんが、1990年創業のイギリスのケンブリッジに本社を置く会社です。

ARM社は、ARMアーキテクチャーに基づくRISCプロセッサを開発する会社です。

 

RISC(Reduced Instruction Set Computer) とは、コンピュータの命令セットアーキテクチャ(ISA)の設計手法の一つで、命令の種類を減らし、回路を単純化して演算速度の向上を図るものです。

RISCが提唱されたときに、従来の設計手法に基づくアーキテクチャは対義語としてCISC(Complex Instruction Set Computer)と呼ばれるようになりました。

 

RISCプロセッサの例としては、ARM以外には、IBMのPOWER、サン・マイクロシステムズのSPARC、ミップステクノロジーズのMIPSなど主にUNIXワークステーションで使われているプロセッサとして知られています。

 

ARM社は工場を持たないファブレスメーカーで、技術を知的財産権 (IP) として各社にライセンス提供しています。

ARMアーキテクチャは、低消費電力と同時に高い演算能力が求められる高機能携帯電話や携帯情報端末で広く使われており、32ビットとしては世界で最も普及しているマイクロプロセッサです。

 

AndroidやiPhoneなどのスマホ市場では、ほぼARMが使われています。

ARMに対抗するIntelのATOMプロセッサは、2016年に開発を中止し、スマホやタブレット市場から撤退する模様です。

 

2016年7月に日本のソフトバンクが、ARM社を約240億ボンド(3.3兆円)で買収することが発表されました。

 

x86/x64 アーキテクチャー

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x86は、インテルの32ビットマイクロプロセッサのアーキテクチャーの名称です。

x86という名称は、1978年の8086という16ビットのマイクロプロセッサの登場から誕生し、80286、80386、80486、Pentium、Celeronと受け継がれてきました。

 

 

一方、x64(x86-64)は、インテルの64ビットマイクロプロセッサのアーキテクチャーの名称です。

名称がどうしてこうなったかというと、インテルより先にAMDが発表した64ビットの命令セットが先に普及したために、インテルもこれに互換性を持たせて実装するようになったためです。

 

名称が分かりにくいですが、単純にインテルのプロセッサのアーキテクチャーとして

32ビットならx86

64ビットならx64

と考えてよいでしょう。

 

ARMのRISCアーキテクチャーと比べると、x86もx64も共にCISCアーキテクチャーです。

 

パソコンではほぼ、x86/x64のアーキテクチャーが市場を占有しています。

このアーキテクチャーのプロセッサを開発するメーカーとしてはインテルとAMDがあります。

 

ARMとx86/x64のシェア比較

単純にARMとx86/x64のシェアの比較は難しいですが、以下の図がそれぞれの方向性を見るうえでわかりやすいです。

 

intel_arm-thumb-600xauto-7203

(出典:http://blogs.itmedia.co.jp/itsolutionjuku/2015/08/intelarm.html )

 

パソコン市場で圧勝したインテルが、サーバー市場にも手を広げ、更には省電力化でタブレット、スマホ、IoTへも進出しようとしました。

ただ、スマホやタブレットでのATOMの成果は芳しくなく、撤退をする模様です。

 

 

一方、ARMは省電力であるために、組込み系で採用され、ニンテンドーDSで成功し、更にスマホ市場で成功しました。

 

 

以下はARMの出荷本数の推移です。

armsuccess

(出典:http://qiita.com/homhom44/items/4bc5b339447d1999c252)

 

 

パソコンとタブレット・スマホのシェアは以下をご覧ください。

デスクトップOS(Windows, Android, iOS)のシェアの推移と歴史、パラダイム
どのような世界にも栄枯盛衰はあります。 特に、コンピュータ、パソコン業界、インターネット業界の動きは激しい業界です。 日々新しい企業が生まれては消えていきます。 動きを止めたり、道を間違えるとすぐに衰退して...

 

ARMはソフトバンクに買収され、今後、どこへ向かうのでしょう。

 

ARMとIntel (x86/x64) の性能比較

ARMとInter (x86/x64)の性能比較は単純には出来ません。

 

Arm vs Intel Benchmarks
A blog that summarizes and provides perspective on computing-related news: Android, Linux, Google, ChromeOS, ARM and Web. Some Apple and Microsoft.

など性能比較したサイトを見てみると、以下のような比較数字があります。

 

プロセッサ名 周波数 Geek Bench 3 Single-Core
ARM NVIDIA Tegra 4 1.9GHz 950
ARM Apple A7 (32-bit) 1.3GHz 1,078
Apple A7 (64-bit) 1.3GHz 1,414
Intel i3-3217U 1.8GHz 1,461
Intel i5-4250U 1.3GHz 2,446
Intel i7-4770K 3.5GHz 4,405

 

比較が難しいのは、ARM、Intelともに進化しているし、使われる環境が異なりますからね。

 

ビッグエンディアンとリトルエンディアン

プロセッサのアーキテクチャーと並んで、比較される用語としてエンディアンというものがあります。

エンディアン (endianness) とは、多バイトのデータをメモリ上に配置する方式の種類のことです。

 

例として、1234ABCD (16進数) という4バイトのデータを並べる種類を見てみましょう。

 

 

データの上位バイトからメモリに「12 34 AB CD」と並べる方式がビッグエンディアンです。

ビッグエンディアンは人間にとって直観的にわかりやすいという利点があります。

 

IBMのメインフレーム、モトローラのMC68000、サン・マイクロシステムズのSPARC、Java仮想マシンはビッグエンディアンです。

 

 

一方、データの下位バイトから「CD AB 34 12」と並べる方式がリトルエンディアンです。

リトルエンディアンはコンピュータにとって処理しやすい(つまり高速)という利点があります。

DECのVAX、インテルのx86等はリトルエンディアンです。

 

 

ARMアーキテクチャ、トランスメタのCrusoe、ヒューレット・パッカードのPA-RISC、PowerPCなどでは、エンディアンを切り替えられる、バイエンディアン (bi-endian) です。

ビッグエンディアン、リトルエンディアンのよいところを取ったものと言えるでしょう。