Sandy Bridgeマイクロアーキテクチャ

Sandy Bridgeマイクロアーキテクチャ（サンディブリッジ マイクロアーキテクチャ）とは、インテルによって開発されたNehalemマイクロアーキテクチャに継ぐマイクロプロセッサのマイクロアーキテクチャであり、第二世代Coreプロセッサーとして製品化されている。第二世代Coreプロセッサーという言葉は、IntelがSandy Bridgeマイクロアーキテクチャで初めて用いた言葉であり、CoreマイクロアーキテクチャとNehalemマイクロアーキテクチャのCoreブランドのプロセッサは、前世代Coreプロセッサーと定義している。このことから、AVX命令セットの追加が第二世代Coreプロセッサーの定義だと推定される。特にCore ixプロセッサの世代を区別する場合は、Sandy Bridgeマイクロアーキテクチャを第二世代Core ixプロセッサー、Nehalemマイクロアーキテクチャを前世代Core ixプロセッサーと区別している。Xeon、第二世代Core i7、第二世代Core i5、第二世代Core i3、Pentium、Celeronのブランドで商品提供している。

Sandy Bridge

生産時期	2011年1月から
生産者	インテル
プロセスルール	32nm
アーキテクチャ	x64
命令セット	x86-64, Intel 64
コア数	1から8 （スレッド数：1から16）
ソケット	LGA 1155 LGA 2011
前世代プロセッサ	Nehalem
次世代プロセッサ	Ivy Bridge
ブランド名	Core i3 Core i5 Core i7 Celeron Pentium Xeon

概要

イスラエルのハイファを拠点とする開発チームが開発を担当している。2007年のIDFでは、「Gesher」（ヘブライ語で橋を意味する）という名前で触れられたが、諸事情により現在の名前に変更された。2009年秋のIDFで2GHzで動作する試作品が公開された。ソケットは、サーバおよびハイエンド向けにLGA2011、普及帯にLGA1155がある^[1]。32nmプロセスルールにて製造される。ラスベガスで開催されるCES2011にて米国時間2011年1月5日に発表され^[2][3]、1月9日に発売解禁となった。しかし、2011年1月下旬に対応チップセットのシリアルATA周りに設計上の不具合が発見されたため、対応マザーボードの出荷が一時停止となり、修正版マザーボードの顧客向け出荷を2011年2月下旬に、量産を2011年4月から再開する見通しとなった。

Nehalemマイクロアーキテクチャからの改良点

新SIMD拡張命令セットIntel AVX

従来のSSEでは128bit幅だったSIMDレジスタが、256ビット幅に拡張される。FPUも同時に拡張され、1クロックで256ビットの演算が可能となる。これにより並列化のしやすい処理で最大2倍のパフォーマンスを発揮する。

GPUの改良とネイティブな統合

Clarkdaleとの比較で、GPU部は32nmプロセスで製造され、最高ターボ時1350MHzと高クロックであり、各種改良が加えられている。また、オンダイに統合され、L3キャッシュ（Last Levelキャッシュ）に接続している。

動画のハードウェアエンコード(Intel Quick Sync Video)を行うメディアエンジンを統合。

PCIeコントローラーとDMIコントローラーのネイティブ統合。

フロントエンド及び実行ユニットの改良

新しくデコード済み命令キャッシュを搭載、これによる実効命令フェッチ帯域の拡大と、分岐予測ミスペナルティの軽減。

分岐予測ユニットの実装強化、効率化。

マクロフュージョンの追加サポート (CMP、TEST、ADD、SUB、AND、INC、DEC)。

ダイナミック・エグゼキューション範囲の拡大。

多倍長演算の効率的な実装をサポートする拡張命令（w:Intel ADXを参照。ただし「ADX」および英語版にある「Multi-Precision Add-Carry Instruction Extensions」という表現のどちらも、インテルの公式資料等には見られないようである）

一般的な実行ストール（読み出しポート、ライトバック競合、バイパス・レイテンシー、パーシャル・ストール）の削減。

XSAVE/XRSTORE 命令のパフォーマンスの向上、および新しいXSAVEOPT 命令の追加。

物理レジスタファイルの採用により、ユニット間のデータ移動&コピーを不要とし電力効率を改善。

メモリ操作の改善

メモリロードポートが2つに拡張され、ロード帯域幅が256ビットに倍増。

バッファ増加によって、より多くのインフライトのロードおよびストアを同時に実行する。

データプリフェッチの改善。

コア間のインターコネクトをL3キャッシュ内に設けたリングバスとし、コア間の帯域幅の確保、電力効率の改善とともにコア数の増加に柔軟に対応する。

第2世代インテル ターボ・ブースト・テクノロジー

CPUだけでなくGPUを含めた全てのコアに対してもターボ・ブーストが有効になり、発熱に余裕があればTDP枠を超え、よりダイナミックにクロックが上昇する。

Sandy Bridgeマイクロアーキテクチャは、4μOPs/クロックのデコード・リタイア、6つの命令発行ポートという命令レベルの並列度はNehalemマイクロアーキテクチャから変化していない。しかしながら、アウト・オブ・オーダー実行の機構が完全に再設計されている。

Pentium Proに端を発するP6マイクロアーキテクチャは、Nehalemに至るまでリオーダ・バッファとリザベーション・ステーションを用いたTomasuloのアルゴリズムに近い方式でアウト・オブ・オーダー実行を行っていた。この方式ではデータがレジスタファイル、リオーダ・バッファ、リザベーション・ステーションの3ヶ所に保持されるため、命令のデコード後(RFとROBからRS)、実行後(演算器からROBとRS)、リタイア時(ROBからRF)といったタイミングで逐一必要な場所へのデータの移動が発生する。一方Sandy Bridgeマイクロアーキテクチャでは、データの格納場所が物理レジスタファイルに一元化され、リオーダ・バッファとリザベーション・ステーションはレジスタファイルへの参照のみを保持し、データは保持しない (データを保持しないリザベーション・ステーションは、単にスケジューラと呼ばれるのが普通である)。このため、データの移動に伴うエネルギー消費が削減され、プロセッサの消費電力の低減に貢献している。

この物理レジスタファイルによるアウト・オブ・オーダー実行とデコード済み命令キャッシュの搭載は、Pentium 4のNetBurstマイクロアーキテクチャで既に行われたものである。これらはCoreマイクロアーキテクチャには反映されなかったが、Sandy Bridgeマイクロアーキテクチャで同時に復活したことになる。

製品ラインナップ (32nmプロセスルール)

プロセッサー・ナンバーの末尾にアルファベットが付いている製品があり、それぞれの意味は、

• K：オーバークロックができるようにTurbo Boost動作時の倍率のロックが解除されている。なお、ビジネス向け機能のTXT（英語版）、vPro、SIPPや仮想化技術のVT-dに非対応。
• S：省電力モデル。
• T：超省電力モデルで、このモデル向けにMini-ITX規格対応のマザーボードもリリースされる見込み^[4]。
• M：モバイル向けデュアルコアモデルで、数字の末尾が0は通常電圧版、9は低電圧版、7は超低電圧版。
• XM・QM：モバイル向けクアッドコアモデルで、XMは内部倍率のロックが解除されている。

バリエーション

出典^[5][6][7]

開発 コードネーム	市場	コア (ｽﾚｯﾄﾞ)	ソケット	クロック (GHz)	ﾀｰﾎﾞ (GHz)	TDP (W)	インターフェイス	メモリ			PCIe レーン	L3 ｷｬｯｼｭ (MB)	内蔵GPU	発売時期
								メモリ チャネル	最大 帯域 (GB/s)	最大 容量
Sandy Bridge-EX	エントリー 4Pサーバ	8 (16)	Socket R (LGA2011) [8]			150–80/ <80	2× QPI	4× DDR3-1600 / DDR3L (1.35V) [8] [9][10] [11][12]	51.2	1ソケット 12 DIMM	40 (v3.0)	20	—	発売キャンセル
Sandy Bridge-EP	1–2P サーバ/ワークステーション													Q3 2011
		6 (12)
		4 (8)
Sandy Bridge-EN [8][9][10]	1–2P サーバ	8 (16)	Socket B2 (LGA1356) [13]			130–80/ <80	1× QPI	3× DDR3-1600 / DDR3L (1.35V) [8][9][10]		1ソケット 6 DIMM	24 (v3.0)			Q3 2011 [8][9][10]
		6 (12)
		4 (8)
		2 (4)
	ハイエンド デスクトップ	8 (16)												Q3 2011
		6 (12)
Sandy Bridge-DT	1Pサーバ/ パフォーマンス デスクトップ	4 (4–8)	Socket H2 (LGA1155) [13]	2.3– 3.4	3.8	65– 95	DMI 2.0	2× DDR3-1333	21.3	1ソケット 4 DIMM	20 (v2.0)	8	HD 2000/3000 (6/12EU)	2011年1月
	メインストリーム/ エントリー デスクトップ	2 (4)		2.5– 3.3	3.5 (Core i5-2390T)	35– 65
Sandy Bridge-NB	エクストリーム/ パフォーマンス モバイル	4 (8)	Socket G2 (PGA 988B) BGA	2.2– 2.5	3.5	45/ 55							HD 3000 (12EU)
	メインストリーム/ LV/ULVモバイル	2 (4)		2.5– 2.7	3.4	18– 35

デスクトップ

出典^{[14][15][16][17][18]}

太字が Intel HD Graphics 3000 (12 EU) で、それ以外が Intel HD Graphics 2000 (6 EU) 。Pentium と Celeron に関しては Intel HD Graphics 2000 と機能は同等だが名称が Intel HD Graphics となっている。

デスクトップ 市場	コア (ｽﾚｯﾄﾞ)	プロセッサー ナンバー		CPU クロック (GHz)		GPU クロック (MHz)		L3 ｷｬｯｼｭ (MB)	TDP (W)	ソケット	インターフェイス	メモリ	発売時期	価格 (US$)
				定 格	ﾀｰﾎﾞ	定 格	ﾀｰﾎﾞ
エクストリーム/ ハイエンド	6 (12)	Core i7 Extreme	3970X	3.5	4.0	—		15	150	LGA 2011	6.4 GT/s QPI DMI 2.0 PCIe 2.0	最大 クアッド チャネル DDR3-1600[19]	2012-11-12	999
			3960X	3.3	3.9				130				2011-11-14[20]
		Core i7	3930K	3.2	3.8			12						583
	4 (8)		3820	3.6	3.9			10			4.8 GT/s QPI DMI 2.0 PCIe 2.0			294
パフォーマンス			2700K	3.5		850	1350	8	95	LGA 1155	DMI 2.0 PCIe 2.0	最大 デュアル チャネル DDR3-1333	2011-10-24[21]	331
			2600K	3.4	3.8								2011-1-9	317
			2600											294
			2600S	2.8					65					306
	4 (4)	Core i5	2550K	3.4		—		6	95				2012-1-29[22]	235
			2500K	3.3	3.7	850	1100						2011-1-9	216
			2500											205
			2500S	2.7					65					216
			2500T	2.3	3.3	650	1250		45
			2450P	3.2	3.5	—			95				2012-1-29	205
			2400	3.1	3.4	850	1100						2011-1-9	184
			2380P			—							2012-1-29	187
			2405S	2.5	3.3	850	1100		65				2011-5-22	205
			2400S										2011-1-9	195
			2320	3.0					95				2011-9-4	177
			2310	2.9	3.2								2011-5-22
			2300	2.8	3.1								2011-1-9
メインストリーム	2 (4)		2390T	2.7	3.5	650		3	35				2011-2-20	195
		Core i3	2130	3.4	—	850			65				2011-9-4	138
			2125	3.3										134
			2120										2011-2-20	138
			2120T	2.6		650			35				2011-9-4	127
			2105	3.1		850			65				2011-5-22	134
			2102										Q2 2011
			2100										2011-2-20	117
			2100T	2.5		650			35					127
	2 (2)	Pentium	G860	3.0		850			65				2011-9-4	86
			G850	2.9									2011-5-24
			G840	2.8										75
			G632	2.7								最大 デュアル チャネル DDR3-1066	Q3 2011
			G630										2011-9-4	75
			G622	2.6									Q2 2011
			G620										2011-5-24	64
			G630T	2.3		650			35				2011-9-4	70
			G620T	2.2									2011-5-24
		Celeron	G540	2.5		850	1000	2	65				2011-9-4	52
			G530	2.4										42
			G530T	2.0		650			35					47
	1 (2)		G460	1.8				1.5					2011-12-11[23]	37
1 (1)	G440	1.6	1	2011-1-9

サーバ／ワークステーション

出典^[24][25]

太字が Intel Graphics HD 3000 (12 EU) で、それ以外は GPU を搭載していれば (1260Lのみ) HD 2000 (6 EU)。

サーバ 市場	コア (ｽﾚｯﾄﾞ)	プロセッサー ナンバー		CPUクロック (GHz)		GPUクロック (MHz)		L3 ｷｬｯｼｭ (MB)	ソケット	インターフェイス			メモリ	TDP (W)	発売時期	価格 (US$)
				定格	ﾀ-ﾎﾞ	定格	ﾀｰﾎﾞ			QPI	DMI	PCIe
4P Server	8 (16)	Xeon E5	4650	2.7	3.3	—		20	LGA 2011	×2	2.0	3.0	4x DDR3-1600	130	Q2 2012	3616
			4650L	2.6	3.1									115
			4640	2.4	2.8									95
			4620	2.2	2.6			16					4x DDR3-1333			1611
	6 (6)		4617	2.9	3.4			15					4x DDR3-1600	130
	6 (12)		4610	2.4	2.9								4x DDR3-1333	95		1219
			4607	2.2				12					4x DDR3-1066			885
	4 (8)		4603	2.0				10								551
2P Server	8 (16)		2687W	3.1	3.8			20					4x DDR3-1600	150	2012-03-06	1885
			2690	2.9	3.8									135		2057
			2680	2.7	3.5									130		1723
			2670	2.6	3.3									115		1552
			2665	2.4	3.1											1440
			2660	2.2	3.0									95		1329
			2650	2.0	2.8											1106
			2650L	1.8	2.3									70
	6 (12)		2667	2.9	3.5			15						130		1552
			2640	2.5	3.0								4x DDR3-1333	95		884
			2630	2.3	2.8											612
			2620	2.0	2.5											406
			2630L											60		662
	4 (8)		2643	3.3	3.5			10					4x DDR3-1600	130		884
	4 (4)		2609	2.4									4x DDR3-1066	80		294
			2603	1.8												202
	2 (4)		2637	3.0	3.5			5					4x DDR3-1600			884
	8 (16)		2470	2.3				20	LGA 1356	×1			3x DDR3-1600	95	Q2 2012	1440
			2450	2.1												1106
			2450L	1.8										70		1106
	6 (12)		2440	2.4				15					3x DDR3-1333	95		834
			2430	2.2												551
			2420	1.9												388
			2430L	2.0										60		662
	4 (4)		2407	2.2				10					3x DDR3-1066	80		250
			2403	1.8												192
1P Server	6 (12)		1660	3.3	3.9			15	LGA 2011	×2			Up to quad channel DDR3-1333	130	2012-03-06	1080
			1650	3.2	3.8			12								583
	4 (8)		1620	3.6	3.8			10								294
	4 (8)	Xeon E3	1290		4.0			8	LGA 1155	—	2.0		Up to dual channel DDR3-1333	95	2011-05-29	885
			1280	3.5	3.9										2011-03-15	612
			1275	3.4	3.8	850	1350									339
			1270			—								80		328
			1260L	2.4	3.3	650	1250							45		294
			1245	3.3	3.7	850	1350							95		262
			1240			—								80		250
			1235	3.2	3.6	850	1350							95		240
			1230			—								80		215
	4 (4)		1225	3.1	3.4	850	1350	6						95		194
			1220			—		8						80		189
	2 (4)		1220L	2.2				3						20

モバイル

• Core i5-2515E と Core i7-2715QE プロセッサは ECC メモリと PCI express ポート分岐をサポートしている。
• Celeron と Pentium 以外の全てのモバイルプロセッサが Intel Graphics HD 3000 (12 EU)を使用している。

モバイル 市場	コア (ｽﾚｯﾄﾞ)	プロセッサー ナンバー		CPUクロック (GHz)		GPUクロック (MHz)		L3 ｷｬｯｼｭ (MB)	TDP (W)	インターフェイス	発売時期	価格 (US$)
				定 格	ﾀｰﾎﾞ (1C/2C/4C)	定 格	ﾀｰﾎﾞ
エクストリーム	4 (8)	Core i7 Extreme	2960XM	2.7	3.7/3.6/3.4	650	1300	8	55	*DMI 2.0 *Memory: Up to dual channel DDR3-1600 MHz PCIe 2.0	2011-9-4	1096
			2920XM	2.5	3.5/3.4/3.2						2011-1-5
パフォーマンス		Core i7	2860QM		3.6/3.5/3.3				45		2011-9-4	568
			2820QM	2.3	3.4/3.3/3.1						2011-1-5
			2760QM	2.4	3.5/3.4/3.2			6			2011-9-4	378
			2720QM	2.2	3.3/3.2/3.0						2011-1-5
			2715QE	2.1	3.0/2.9/2.7		1200					OEM
			2710QE
			2670QM	2.2	3.1/3.0/2.8		1100			*DMI 2.0 *Memory: Up to dual channel DDR3-1333 MHz PCIe 2.0	2011-10-2
			2635QM	2.0	2.9/2.8/2.6		1200				2011-1-5
			2630QM				1100
メインストリーム	2 (4)		2640M	2.8	3.5/3.3		1300	4	35		2011-9-4	346
			2620M	2.7	3.4/3.2						2011-2-20
			2649M	2.3	3.2/2.9	500	1100		25
			2629M	2.1	3.0/2.7							311
			2655LE	2.2	2.9/2.7	650	1000					OEM
			2677M	1.8	2.9/2.6	350	1200		17		2011-6-20	317
			2637M	1.7	2.8/2.5							289
			2657M	1.6	2.7/2.4		1000				2011-2-20	317
			2617M	1.5	2.6/2.3		950					289
			2610UE		2.4/2.1		850					OEM
		Core i5	2557M	1.7	2.7/2.4		1200	3			2011-6-20	250
			2537M	1.4	2.3/2.0		900				2011-2-20
			2467M	1.6	2.3/2.0		1150				2011-6-19	OEM
			2540M	2.6	3.3/3.1	650	1300		35		2011-6-20	266
			2520M	2.5	3.2/3.0							225
			2515E		3.1/2.8		1100					OEM
			2510E
			2430M	2.4	3.0/2.7		1200				2011-10-2
			2410M	2.3	2.9/2.6						2011-6-20
		Core i3	2350M		—		1150				2011-10-2	225
			2330E	2.2			1050				2011-6-19	OEM
			2330M				1100
			2310E	2.1			1050				2011-2-20
			2310M				1100
			2367M	1.4		350	1000		17		2011-10-2
			2357M	1.3			950				2011-6-19
			2340UE				800
	2 (2)	Pentium	967				1000	2			2011-10-2
			957	1.2			800				2011-6-19
			B960	2.2		650	1100		35		2011-10-2
			B950	2.1							2011-6-19
			B940	2.0
		Celeron	B840	1.9			1000				2011-9-4	86
			B815[26]	1.6			1050				Q1 2012
			B810E				1000				2011-6-19	OEM
			B810				950				2011-3-13	86
			B800	1.5			1000				2011-6-19	80
			857	1.2		350			17		2011-7-3	134
			847	1.1			800				2011-6-19
			847E									OEM
	1 (1)		827E	1.4				1.5			2011-7-3
			787	1.3								107
	1 (2)		B730	1.8		650	1000		35		2012-9	OEM
	1 (1)		B720[27]	1.7							Q1 2012
			B710	1.6							2011-6-19	70

後継

後継は、22nmにシュリンクした Ivy BridgeマイクロアーキテクチャおよびHaswellマイクロアーキテクチャ。

脚注

[脚注の使い方]

1. PC Watch 後藤弘茂のWeekly海外ニュース 2010年4月9日
2. PC Watch 2011年1月6日
3. 4Gamer.net 2011年1月6日
4. 【IDF2010】Sandy Bridge搭載機のデモを多数披露し、グラフィックス性能をアピール 2010年9月14日
5. (Japanese) (Encoding: EUC-JP) “SandyBridge”世代のデスクトップCPU, 北森瓦版 / northwood.blog60.fc2.com, (2009-11-27), http://northwood.blog60.fc2.com/blog-entry-3318.html 2010年12月16日閲覧。, English translation.
6. Kaigai; Hiroshige Goto (2010-03-01), “32nmプロセス世代のIntelとAMDのCPU” (Japanese) (Encoding: SHIFT_JIS), PC Watch (Japan: Impress Watch), https://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/kaigai/351592.html 2010年12月16日閲覧。, English translation.
7. Kaigai; Hiroshige Goto (2010-04-09), “ノートPCからMPサーバーまで投入されるIntelの「Sandy Bridge」” (Japanese) (Encoding: SHIFT_JIS), PC Watch (Japan: Impress Watch), https://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/kaigai/360112.html 2010年12月16日閲覧。, English translation.
8. Swinburne, Richard (2010年4月21日). “Intel Sandy Bridge: Details of the next gen”. bit-tech. http://www.bit-tech.net/hardware/cpus/2010/04/21/intel-sandy-bridge-details-of-the-next-gen/1 2010年12月16日閲覧。
9. Galistel, Andreas (2010年8月9日). “Sandy Bridge-E LGA 2011 socket pictured”. NordicHardware. http://www.nordichardware.com/news/69-cpu--chipset/40764-sandy-bridge-e-lga-2011-socket-pictured.html 2010年12月16日閲覧。
10. Lal Shimpi, Anand (2010年8月27日). “The Sandy Bridge Preview”. AnandTech. http://www.anandtech.com/show/3871/the-sandy-bridge-preview-three-wins-in-a-row/3 2010年12月16日閲覧。
11. http://www.brightsideofnews.com/news/2010/8/7/sandy-bridge-socket-pictures-leak.aspx
12. http://www.overclockers.com/intel-replace-lga1366-socket-2011/
13. Sandy Bridge Sockets, Hiroshige Goto
14. (German) Neue Roadmap: "Sandy Bridge" entschlüsselt (Update 2), Hardware News, ComputerBase, (11.08.2010), http://www.computerbase.de/news/hardware/prozessoren/intel/2010/august/neue_intel_cpu-roadmap_sandy_bridge/, English translation.
15. (Chinese), Ex Preview, http://www.expreview.com/11683.html, English translation.
16. “Price And Release Day Of Intel Sandy Bridge Processor Confirmed - Expreview.com”. En.expreview.com. 2010年12月5日閲覧。
17. “Intel's Sandy Bridge E-Series in Q4 2011”. Tom's Hardware (2011年2月11日). 2011年2月13日閲覧。
18. “The Sandy Bridge Review: Intel Core i7-2600K, i5-2500K and Core i3-2100 Tested”. Anandtech (2011年1月3日). 2011年2月13日閲覧。
19. “Intel Core i7-3960X (Sandy Bridge-E) And X79 Platform Preview”. Tom's Hardware (2011年9月12日). 2011年9月12日閲覧。
20. http://vr-zone.com/articles/sandy-bridge-e-will-launch-on-the-14th-of-november-not-the-15th/13652.html
21. http://www.tweaktown.com/news/20856/intel_core_i7_2700k_gets_a_launch_date_and_a_big_price_tag/index.html
22. http://www.gdm.or.jp/voices_html/201201/26b.html
23. https://ascii.jp/elem/000/000/656/656006/
24. http://www.semiaccurate.com/2010/10/06/more-sandy-bridge-details-leak/
25. http://www.semiaccurate.com/2010/10/06/sandy-bride-xeon-model-numbers-explained/
26. http://www.cpu-world.com/CPUs/Celeron_Dual-Core/Intel-Mobile%20Celeron%20B815.html
27. http://www.cpu-world.com/CPUs/Celeron_Dual-Core/Intel-Mobile%20Celeron%20B720.html

関連項目

• P6
• Core 2
• Nehalem
• Ivy Bridge
• Haswell
• Broadwell
• Skylake