システム設計者を悩ませる制約条件：福田昭のデバイス通信 ARMが語る、最先端メモリに対する期待（2）（1/2 ページ）

システム設計において、CPUコアはもはやそれほど重要ではない。大切なのは、メモリ、相互接続（配線）、消費電力、ソフトウェアである。ディスプレイを例に挙げ、最適なシステム・アーキテクチャの構築について説明しよう。

[福田昭，EE Times Japan]

メモリ、相互接続、消費電力、ソフトウェアの組み合わせを重視

　前回から、国際会議「IEDM」のショートコースで英国ARM ReserchのエンジニアRob Aitken氏が「System Requirements for Memories（システムがメモリに要望する事柄）」のタイトルで講演した内容を紹介している。

　前回で述べたように、バッテリー（電池）の進化は半導体の進化に比べると極めてゆっくりとしている。このためにシステム設計は、消費エネルギーの低減を主眼とするものにならざるを得ない。システムからのアプローチが、非常に重要になる。

　システムからのアプローチで特に指摘しておきたいのは、CPUコアはもはや、それほど重要ではない、ということだろう。CPUコアの動作周波数を高めてシステムの性能を向上させる手法は、既に最適ではない。動作周波数を高める手法は、消費電力と性能向上のバランスが悪いからだ。性能向上に費やす消費電力の増大が著しい。「馬力があるけれどもガス食い」のエンジンはもはや、お呼びではない。

　かといってCPUコアの数を増やすことも、あまり良い手段とはいえなくなっている。CPUコアの増加は、シリコン面積の増大（製造コストの増加）と設計の複雑化を伴う。コストの増加に見合うだけの付加価値がありそうなことが、採用を検討する前提である。

　システム設計にとって重要なのは、メモリ、相互接続（配線）、消費電力、そしてソフトウェアになっている。そしてこれらの要素を統合することが成否のカギであるものの、全てを組み合わせて統合すれば良い、ということでもない。適切なリソースを適切なやり方で組み合わせたシステム・アーキテクチャを構築することが、求められている。

事例：ディスプレイ用データ伝送の帯域幅が急増

　適切なリソースを適切な手法で組み合わせる事例の1つは、ディスプレイである。ディスプレイに伝送するデータの帯域幅（データ転送速度）が、急速に上昇しているからだ。ディスプレイにおける解像度の高まりと、単位時間当たりの画面数（フレーム速度）の増加が主な原因である。

　VGAディスプレイに30フレーム／秒（fps）で画像を伝送するときの帯域幅は35Mバイト／秒であり、初期のスマートフォンはこれで十分だった。しかしその後、720pのHDビデオを表示するようになり、必要とする帯域幅は約3倍の105Mバイト／秒に増えた。最近ではフルHDの1080p画像を60fpsと2倍のフレーム速度で転送するようになってきた。必要とする帯域幅は475Mバイト／秒である。初期のVGAと30fpsの組み合わせに比べると、帯域幅は10倍以上に増えている。

ディスプレイの解像度とフレーム速度、帯域幅の推移（クリックで拡大） 出典：ARM