ハイパースレッディングとは何ですか？

ここ数年、CPUの動向に注目されている方なら、ある異変にお気づきかもしれません。インテルは、コンシューマー向けプロセッサにおいて、ハイパースレッディングをほぼ廃止してしまったのです。ハイパースレッディングは数十年にわたりインテル製CPUの定番機能であったことを考えれば、これは奇妙に思えるかもしれません。 幸いなことに、ハイパースレッディングが廃止されたわけではありません。実際、インテルは、この技術から距離を置くことでパフォーマンスの向上の機会を逃していたと判断し、将来のプロセッサでこの技術を復活させる計画であることを公に表明しています。

インテルが方針を変更した理由を検討する前に、ハイパースレッディングが実際にどのような働きをするのか、またなぜこれほど長い間重要な機能であり続けてきたのかを理解しておく価値があります。より詳細な技術的な解説をご希望の方は、当サイトの関連記事『ハイパースレッディングの解説』をご覧ください。

ハイパースレッディングは、インテルが実装した同時マルチスレッディング（SMT）という技術であり、1つのCPUコアが2つの命令スレッドを同時に処理できるようにするものです。プロセッサコアは常に稼働しているように見えますが、実際には、データや他のタスクが完了するのを待つ間、コアの一部がアイドル状態になっていることがよくあります。ハイパースレッディングは、2つ目のスレッドを1つ目のスレッドと並行して実行できるようにすることで、そうでなければ未使用のままになるリソースをより有効に活用するのに役立ちます。

ここで強調しておきたいのは、これはパフォーマンスが2倍になることを意味するわけではないということです。なぜなら、ハイパースレッディング対応のコアは、依然として物理コア1つに過ぎないからです。その代わり、パフォーマンスの向上幅は、ワークロードによって異なりますが、通常、約10～30％程度となります。コンテンツ作成、レンダリング、動画エンコード、生産性向上ソフトウェアなど、多数のスレッドを活用できるアプリケーションほど、その恩恵を最も受けやすい傾向にあります。

ゲームのパフォーマンスに関しては、また別の話になることがよくあります。多くのゲームでは、ハイパースレッディングによるパフォーマンスの向上はごくわずかであり、特に最近のCPUでは物理コア数がますます増え続けているためです。

インテルは、ハイパースレッディングを廃止した方がより良い結果が得られると考えていました。この動きは、同社がハイブリッド・プロセッサ・アーキテクチャを導入したことに端を発しています。第12世代Coreプロセッサから、インテルは高性能なPコアと、より小型で効率的なEコアを組み合わせました。当初、Pコアは引き続きハイパースレッディングに対応していましたが、Eコアは対応していませんでした。

利用可能な物理コア数が増加するにつれ、インテルはハイパースレッディングが依然として追加の複雑さを伴う価値があるかどうかを疑問視し始めました。その考えは、インテルの「Lunar Lake」および「Arrow Lake」アーキテクチャで導入された「Lion Cove」パフォーマンスコアにおいて結実し、効率の最大化、設計の簡素化、そしてシングルスレッド性能の向上により多くのリソースを割くことを優先して、ハイパースレッディングを完全に廃止しました。

なお、ハイパースレッディングにはいくつかの欠点がある点に留意する必要があります。シリコンの消費量が増加し（多くの場合、約5％とされています）、複雑さが増し、消費電力も上昇する可能性があります。また、長年にわたり、セキュリティ研究者たちは、共有ハードウェアリソースを悪用する可能性のあるサイドチャネル脆弱性を特定しており、そのため、一部の企業や組織では、セキュリティが重視される環境においてハイパースレッディングを無効化しています。

これらを総合的に考慮した結果、インテルは、より大規模なアーキテクチャの改善や物理コア数の増加が、ハイパースレッディングのメリットを上回る可能性があると考えていました。

問題は、インテルの主張にもかかわらず、その利点が決して完全に失われたわけではないということです。インテルの新しいアーキテクチャは、効率性やシングルスレッド性能において目覚ましい向上をもたらしたかもしれませんが、同社はその後、ハイパースレッディングを廃止したのは行き過ぎだったかもしれないと認めています。

インテルCEOのタン・リップ・ブー氏は、SMTからの脱却がインテルに競争上の不利をもたらし、性能面での格差を生じさせたとし、同社は今後の製品においてこの問題に対処する意向であると述べました。

その理由は単純明快です。物理コア数を増やすことが多くの場合最善の解決策ではありますが、必ずしも最も現実的な選択肢とは限りません。ハイパースレッディングは、特にスレッド数の多いワークロードにおいて、既存のコアからさらなるパフォーマンスを引き出すための有効な手段であり続けています。これは、仮想化、データベース、クラウドインフラ、エンジニアリングアプリケーション、そして多くのAI関連ワークロードにおいて、より多くのスレッドを同時に処理できることがメリットとなる、プロフェッショナル環境やサーバー環境において特に重要です。

本稿執筆時点で、インテルは将来のサーバー向けプロセッサにSMTを再導入する計画を明らかにしています。ハイパースレッディングが一般向けデスクトップやゲーミング向けCPUにも復活するかどうかは依然として不透明ですが、インテルのこの方針転換は、この技術が依然として重要な役割を果たすことを示唆しています。

最新のRyzenおよびEPYCプロセッサは、AMDのコンシューマー向けおよびエンタープライズ向けCPUライン全体で引き続きSMTを採用しており、ほとんどのコアが2つのスレッドを同時に処理できるようになっています。AMDはSMTを廃止する意向を示しておらず、引き続きこれをプロセッサの性能を最大限に引き出すための重要な要素と位置づけています。

その結果、現在のAMDとIntelのCPUは、より高いパフォーマンスを実現するために、それぞれわずかに異なるアプローチをとっています。Intelは数世代にわたり、ハイブリッドアーキテクチャ、コア設計の改善、および物理コアの追加に注力してきたのに対し、AMDは引き続き、高いコア数とSMTの組み合わせを追求してきました。

一時期、ハイパースレッディングは廃止される方向に向かっているかのように見えました。インテルの最新のコンシューマー向けアーキテクチャではこれが採用されなくなり、コア数の増加に伴い、かつてほど重要ではなくなっているように思われました。しかし、その「終焉」を報じたのは時期尚早だったかもしれません。

ハイパースレッディングは、パフォーマンスを魔法のように倍増させるものではありませんが、多くのワークロードにおいて、CPUの使用率を向上させ、パフォーマンスを高める効果的な手段であり続けています。インテルがハイパースレッディングを復活させることを決定したことは、プロセッサ設計が進歩したにもかかわらず、単一のコアで複数のスレッドを処理できるようにすることには、依然として価値があることを示唆しています。

消費者にとっての最大のポイントは単純明快です。ハイパースレッディングは、もはやすべてのインテル製プロセッサで保証されているわけではありませんが、完全に消え去ったわけでもありません。インテルが今後のCPU設計を洗練させていくにつれ、ハイパースレッディングは今後数年にわたり、プロセッサの標準機能として定着していくものと見られます。