プロセッサー
インテル® Pentium® 4 プロセッサー
インテル®Pentium® 4 プロセッサー搭載システム構築のための技術ノート

以下の情報は、インテル® ハイパースレッディング・テクノロジー (インテル® HT テクノロジー) 対応インテル® Pentium® 4 プロセッサーおよび対応マザーボードと周辺機器を使用して PC を組み立てる専門知識のあるシステム・インテグレーターを対象としています。この情報は、インテル® HT テクノロジー対応インテル® Pentium 4 プロセッサー搭載システム構築のための技術資料を含んでいます。

注: インテル Pentium 4 プロセッサーを搭載したシステムを組み立てる前に、マザーボード、ボックス版プロセッサーのマニュアル、ボックス版インテル Pentium 4 プロセッサー (478 ピン・パッケージ) 搭載システムの概要 を参考にしてください。以下はこれらの資料の追加情報です。
インテル® ハイパースレッディング・テクノロジー (インテル® HT テクノロジー) の概要
インテルはデスクトップ・コンピューティング・プラットフォームに対して、インテル® HT テクノロジーを提案します。この新技術は、インテル® NetBurst™ マイクロアーキテクチャーと共に使用することで、特に高い処理能力を要求するアプリケーションやシステム環境で優れたパフォーマンスを発揮するよう設計されています。インテル Pentium 4 プロセッサーのブランド名は、インテルの高品質で革新的な新技術およびパフォーマンスの証です。

インテル® HT テクノロジーは、物理的に 1 つしかないプロセッサーに 2 つの分割された処理コードの流れ (以下スレッドと呼びます) を同時に実行することを可能にします。これによりプロセッサーの使用効率と処理能力が大幅に向上し、ソフトウェア処理におけるパフォーマンスが改善されます。論理構造的には、インテル HT テクノロジー対応インテル Pentium 4 プロセッサーは、それぞれがアーキテクチャー・ステートを持つ 2 つの論理プロセッサーから構成されます (図 1 参照)。論理プロセッサー内の各アーキテクチャー・ステートはデータ・レジスター、セグメント・レジスター、コントロール・レジスター、デバッグ・レジスター、およびたくさんの MSR (Model Specific Register) から構成されます。また、それぞれの論理プロセッサーには固有の APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller) があります。これによって、電源投入および初期化後に、それぞれの論理プロセッサーは、インテル Pentium プロセッサー・コア上にある他の論理プロセッサーから独立した形で、個々に停止、割り込み、指定されたスレッドの実行を行います。

インテル HT テクノロジー対応インテル Pentium 4 プロセッサーと、従来のデュアル・プロセッシング・システムの比較
図 1. インテル HT テクノロジー対応インテル Pentium 4 プロセッサーと、従来のデュアル・プロセッシング・システムの比較

従来型の物理的に 2 つのプロセッサーを使用して行うデュアル・プロセッシングの設定とは異なり、インテル® ハイパースレッディング・テクノロジー (インテル® HT テクノロジー) 対応 インテル Pentium 4 プロセッサーに含まれる論理プロセッサーは、プロセッサー・コア内部の命令実行に使用する実行ユニット、キャッシュ、システムバス、ファームウェアなどの各種リソースを共有します (図 2 参照)。インテル HT テクノロジーは、インテル® NetBurst™ マイクロアーキテクチャー内の有効な実行リソースを最大限に使用し、オペレーティング・システム内のスレッドを効率良く処理していくことで最大のパフォーマンスを発揮できるように設計されています。

インテル HT テクノロジー対応インテル Pentium 4 プロセッサーによる インテル® NetBurst™ マイクロアーキテクチャー内のリソースの共有
図 2. インテル HT テクノロジー対応インテル Pentium 4 プロセッサーのインテル® NetBurst™ マイクロアーキテクチャー内のリソースの共有

Microsoft Windows XP* や、Linux* など、最新のオペレーティング・システムは、処理負荷をそれぞれ個別にスケジュールされた複数のプロセスとスレッドに分割し、2 つ以上のプロセッサーでの並行処理を可能にする環境を提供しています。このような負荷分散の方式は、多くのマルチスレッド対応アプリケーションでも採用されています。Pentium® 4 プロセッサー内では、2 つずつのスレッドが、2 つの論理プロセッサーに次々と同時に割り振られ、アウトオブオーダー命令によってすべてのクロック周期において常に可能な限り処理を継続させます。両方のスレッドからの指示は、同時に、各クロック周期間で、実行ユニットを可能な限り作業中の状態にするため、アウトオブオーダー命令のスケジューラーを使用した単一のインテル® Pentium® 4 プロセッサーによって実行されます。また、マルチタスクの環境でもインテル® ハイパースレッディング・テクノロジー (インテル® HT テクノロジー) を使用することが有効です。同時に動作している複数のアプリケーションはそれぞれ命令を実行するにあたって独立したスレッドを発行する点において、マルチスレッド対応アプリケーションと似ています。インテル HT テクノロジーは、複数のアプリケーションを同時実行するマルチタスク環境においても、優れた反応性と高いパフォーマンスを示し、PC ユーザーに高い処理効率を提供します。

インテル HT テクノロジーによって、リソースの使用方法をどのように改善するのかを理解するために、例として図 3 では従来型のシングル・プロセッサー・システム (図 3A) と従来型のデュアルプロセッサー・システム (図 3B) の処理と、インテル HT テクノロジー対応インテル Pentium 4 プロセッサー (C) を搭載したシステムにおける処理の比較を示します。シングル・プロセッサー・システムには 1 つのスーパースカラー・プロセッサーが含まれており、各サイクルごとに、最大で 3 つの命令を実行することができますが、処理できるスレッドは 1 つです (オレンジで示された "Thread1")。デュアル・プロセッサー・システムには 2 つのスーパースカラー・プロセッサーが含まれており、各サイクルごとに、最大で 3 つの命令を実行することができます。 各プロセッサーが 1 つずつスレッドを処理します (オレンジで示された "Thread1" と青で示された "Thread2")。図 3 の A と B に示すように、各プロセッサー内の各マスは実行ユニットを表します。各プロセッサー内の横に並んだ 3 つのマスのセットは、あるクロック周期の間に 3 つの実行ユニットがどのように使用されるかを示します。この白いマスは、実行ユニットが何も処理を行っていないことを表し、例えば、水平方向で 1 マスだけが白い場合には、並行処理能力の 2/3 のみ使用されて 1/3 のリソースは余っていることになります。縦に並んだセットは、3 つの実行ユニットの時間の経過に伴う使用状況を示します (複数のクロック周期の間)。白いマスが多いことは、処理を行うためのリソースの使用効率が悪いことを意味します。1 クロック周期ですべての実行リソース (3 マスすべて) を使用している場合もありますが、キャッシュ・ミスや、分岐予測ミス、あるいは前の命令の処理結果待ち等が原因で、実行ユニットが待ち状態 (白いマス) になっている場合もあります。

図 3C は、インテル HT テクノロジー対応 Pentium® 4 プロセッサーで構成されたシステムの結果を示します。この構成ではインテル HT テクノロジー対応 Pentium 4 の 2 つの論理プロセッサーが、それぞれ 1 つのスレッド (オレンジで示された "Thread1" と青で示された "Thread2") を同時に処理するので、シングル・プロセッサーでありながら同時に 2 つのスレッドを処理することができます。ハイパースレッディング・テクノロジー対応 Pentium® 4 プロセッサーは、実行ユニットをより頻繁に利用しており、プロセッサー上の実行ユニットの待ち状態を少なくしています。実行リソースは、ハイパースレッディング・テクノロジー対応 Pentium 4 プロセッサーによって著しく使用効率を向上できます。しかし、どの程度効率が向上するかは、各アプリケーションがどのようにスレッドやリソースを利用する設計になっているかに依存します。例えば、もしアプリケーションがマルチスレッド対応で、異なるスレッドを異なったリソースによって並行処理することができる設計であれば (整数演算処理を 1 つの論理プロセッサー上で行っている最中でも、もう一方の論理プロセッサー上で浮動小数点演算を処理させることをスケジューリングできます)、プロセッサーとアプリケーション間の処理能力は著しく向上します。インテル HT テクノロジー対応 Pentium® 4 プロセッサーは、マルチタスク環境や、マルチスレッド対応の環境で、命令の処理能力が向上し、サポートしていないプロセッサーに比べて実行ユニットのリソースを有効に活用することができます。

図 3. 従来のシングル・プロセッサー・システム、従来のデュアル・プロセッシング・システム、インテル HT テクノロジー対応インテル Pentium® 4 プロセッサーを搭載したシステムの実行の比較
図 3. 従来のシングル・プロセッサー・システム、従来のデュアル・プロセッシング・システム、インテル HT テクノロジー対応インテル Pentium® 4 プロセッサーを搭載したシステムの実行の比較 (注:

注: この図は、インテル® ハイパースレッディング・テクノロジー (インテル® HT テクノロジー) の元になっている概念を示すものであり、既存のプロセッサーやソフトウェア・アプリケーションのリソース使用パターンを示すものではありません)。


プラットフォーム・コンポーネントの必要条件
インテル HT テクノロジーをインテル Pentium® 4 プロセッサーで構成されたシステム上で使用するには、以下の条件をすべて満たしている必要があります。
  • インテル HT テクノロジー対応インテル Pentium 4 プロセッサー
  • インテル HT テクノロジーに対応したマザーボード
  • インテル HT テクノロジーに最適化されている オペレーティング・システム
上記の必要条件は特にインテル HT テクノロジー対応 Pentium® 4 プロセッサーで構成されたシステムを組み立てるときに特有の必要条件です。

注: ペンティアム® 4 プロセッサーを搭載したシステムを組み立てる前に、マザーボードのマニュアル、ボックス版プロセッサーのマニュアル、ボックス版ペンティアム® 4 プロセッサー (478 ピン・パッケージ) 搭載システムの概要またはボックス版ペンティアム® 4 プロセッサー (775 ランド・パッケージ) 搭載システムの概要を参考にしてください。以下の情報はこれらの書類に追加の情報になります。

プロセッサーの選択
インテル® ハイパースレッディング・テクノロジー対応インテル® Pentium® 4 プロセッサーは、533MHz および 800MHz のシステム・バスをサポートします (すべての 533MHz システム・バス・プロセッサーが、インテル HT テクノロジーをサポートするとは限りません)。

マザーボードの選択
インテル HT テクノロジー対応インテル Pentium® 4 プロセッサーを使用する場合、このプロセッサーを搭載できるマザーボードは、インテル® NetBurst™ マイクロアーキテクチャー、および同技術に対応したチップセットをサポートしていなければなりません。表 1 は、インテル® NetBurst™ マイクロアーキテクチャーとインテル HT テクノロジーに対応したインテル® チップセットの一覧です。

注: 搭載するプロセッサーのシステム・バス速度をサポートするマザーボードを使用しているかを確認してください。サポートしていないマザーボードを使用した場合には、プロセッサーが仕様通りに動作しなかったり、プロセッサーが破損する場合があります。マザーボードの製造元に互換性の情報を確認してください。

表 1: インテル HT テクノロジーをサポートしているインテル® チップセット

インテル・チップセット システム・バスのサポート インテル HT テクノロジー
サポート
 

1066、800、または 533 MHz

1066、800、または 533 MHz

945P

1066、800、または 533 MHz

925XE 1066 MHz
925X 800
915P 800 または 533 MHz
915G 800 または 533 MHz

910GL

533 MHz

875P 800、533、または 400 MHz
865G 800、533、または 400 MHz
865PE 800、533、または 400 MHz
865P 533 または 400 MHz
850E 533 または 400 MHz
845E 533 または 400 MHz
845G (B-step のみ) 533 または 400 MHz
845GE 533 または 400 MHz
845PE 533 または 400 MHz
845GV 533 または 400 MHz


マザーボードは、インテル® Pentium® 4 プロセッサーに電気的にも機械的にも対応する物である必要があります。詳細についてはインテル® Pentium® 4 プロセッサーのデータシートを確認してください。また、478 ピン・パッケージ版のインテル Pentium 4 プロセッサーは、478 ピン・マイクロ PGA ソケット (mPGA478B) を搭載したマザーボードにのみ装着が可能です。

特にマザーボードがペンティアム® 4 プロセッサーの動作周波数に対応しているか調べるために、マザーボードのリビジョンとモデルを確認することは非常に重要です。また、最新のペンティアム® 4 プロセッサーを正しく認識し動作させるためにはマザーボードの BIOS をアップグレードすることが必要になる場合があります。さらに BIOS は、インテル HT テクノロジー対応 Pentium® 4 プロセッサーの設定として、マルチスレッド機能を有効にするための項目が必要です。また、インテル HT テクノロジーに対応するために BIOS のアップグレードが必要になる場合もあります。

対応オペレーティング・システム
Microsoft Windows* オペレーティング・システム搭載 PC

下記のデスクトップ・オペレーティング・システムは HT テクノロジーに最適化されたコードを含んでおり、現時点で新しい HT テクノロジー対応インテル Pentium 4 プロセッサー・ロゴに適合しています。

  • Microsoft Windows XP* Professional Edition
  • Microsoft* Windows* XP Home Edition
下記のオペレーティング・システムはインテル HT テクノロジー搭載プロセッサーでの使用は推奨されていません。下記のオペレーティング・システムを使用する場合、BIOS でインテル HT テクノロジーを <Disable (無効)> に設定する必要があります。
  • Microsoft Windows 2000* (全バージョン)
  • Microsoft Windows NT* 4.0
  • Microsoft Windows Me*
  • Microsoft Windows 98*
  • Microsoft Windows 98 SE*

Linux* オペレーティング・システム搭載 PC
下記の Linux* オペレーティング・システムはインテル® HT テクノロジーに最適化されたコードを含んでおり、現時点で HT テクノロジーのインテル® Pentium® 4 プロセッサー・ロゴに適合しています。
  • Red Hat Linux* 9 (Professional と Personal バージョン)
  • SuSE Linux* 8.2 (Professional と Personal バージョン)
  • Red Flag Linux* Desktop 4.0
  • COSIX* Linux* 4.0

上記以外の Linux オペレーティング・システムにおいても、インテル HT テクノロジーを利用できる可能性はありますが、ハイパースレッディング・テクノロジー対応インテル® Pentium® 4 プロセッサー搭載システムに最も適しているのは、上記のリストに記載されたオペレーティング・システムです。他の Linux オペレーティング・システムを搭載した PC を購入する場合、その PC がインテル® HT テクノロジーのために必要なシステム構成を含み、インテル® HT テクノロジーを利用することが可能か PC メーカーにお問い合わせください。

インテル HT テクノロジーの設定と組み立て
インテル HT テクノロジー対応インテル Pentium® 4 プロセッサーでシステムを組み立てる際に、すべてのプラットフォームの必要条件を満たしているかを確認することが非常に重要です。

インテルではインテル HT テクノロジーを有効にするために、以下の組み立て順序を推奨します。
  1. BIOS 設定でインテル HT テクノロジーを有効にする
  2. オペレーティング・システムをインストールする
  3. 最新のサービスパックやパッチなどをインストールする
  4. インテル INF インストール・ユーティリティーをインストールする
  5. 最新のドライバーをインストールする
このインストールの順序は、インテル HT テクノロジー対応 Pentium® 4 プロセッサーに最適化された互換性、機能およびパフォーマンスを確実にします。

BIOS 設定でインテル HT テクノロジーを有効にする
オペレーティング・システムをインストールする前に BIOS のデフォルトの設定を確認してください。マザーボードの BIOS でインテル HT テクノロジーを適切に設定するために <Enable (有効)>、<Disable (無効)> の切替の方法を確認してください。BIOS がインテル HT テクノロジーに対応していない場合、インテル HT テクノロジー対応Pentium® 4 プロセッサーが装着されていても BIOS 画面には <Enable>、<Disable> の切替項目は表示されません。最新の BIOS にアップデートされていること、またインテル HT テクノロジーに対応していることを確認してから、BIOS 設定でインテル HT テクノロジー機能を <Enable> にしてください。

インテル HT テクノロジー対応のインテル® デスクトップ・ボードは、BIOS の初期設定でインテル HT テクノロジーが <Enable> になっています。インテル・デスクトップ・ボードでインテル HT テクノロジー機能が <Enable> になっているかを確認するためには、BIOS 設定画面で "Intel HT Technology" の項目を表示させてください (図 4 を参照)。インテル HT テクノロジー対応の BIOS が搭載されたインテル® デスクトップ・ボードに、動作周波数が 2.80GHz 以下のインテル HT テクノロジーに対応しない Pentium® 4 プロセッサーを装着した場合、インテル HT テクノロジーの項目はグレーアウトで <Disable> と表示され、設定変更できません。

インテル® デスクトップ・ボードの BIOS 設定画面上でハイパースレッディング・テクノロジーを有効にした状態
図 4. インテル® デスクトップ・ボードの BIOS 設定画面上でインテル HT テクノロジーを有効にした状態

オペレーティング・システムをインストールする
オペレーティング・システムをインストールします。

最新のサービスパックやパッチなどをインストールする
Windows XP* Home または XP Professional では、Service Pack 1 (SP1) の使用を推奨します。最新版のオペレーティング・システムを使用することは常に推奨します。また、Microsoft は、Windows XP 用の SP1 で、一般的なアプリケーションの問題に対処し、インテル HT テクノロジーなどの MP 環境との互換性を向上させるいくつかの機能を追加しています。Windows XP Service Pack 1 は Microsoft Download Center から入手できます。

インテル® INF インストール・ユーティリティーをインストールする
新しいインテル® チップセットのリソースの中には、Microsoft Windows オペレーティング・システムによって自動的に認識されない機能がいくつかあります。インテル Pentium 4 プロセッサーで構成された Windows XP システムのパフォーマンスを最適化するには、必ずインテル® INF ユーティリティーをインストールする必要があります。他のドライバーよりも先に INF ユーティリティーをインストールすることが、非常に重要です。

最新のドライバーをインストールする
最新ドライバーには、インテル HT テクノロジーとの互換性に関する問題の修正や最適化に関する更新が含まれている場合があります。各機器メーカのウェブサイトを確認して、最新ドライバーをダウンロードしてインストールしてください。

Windows XP* 上でのインテル HT テクノロジーの確認
Windows XP 上でインテル HT テクノロジーが有効になっているかどうかは、タスク マネージャの CPU 使用率の履歴のグラフや、デバイス マネージャで確認できます。

Windows XP のタスク マネージャによるインテル HT テクノロジーの確認
Windows XP のタスク マネージャの [パフォーマンス] タブで、プロセッサー使用率の履歴のグラフが 2 つある場合には、インテル HT テクノロジーが <Enable (有効)> に設定されています。インテル HT テクノロジーが BIOS 設定画面で <Enable (有効)> に設定されていて、CPU のグラフが 1 つしか表示されない場合には、Windows XP Service Pack 1 以降が正しくインストールされているかどうか確認してください。インテル HT テクノロジーが BIOS 設定画面で <Disable (無効)> に設定されている場合には、プロセッサー使用率の履歴のグラフが 1 つしか表示されません。

以下の手順で Windows XP のタスク マネージャでインテル HT テクノロジーが有効になっているか確認ができます。

  1. タスク バーを右クリックします
  2. タスク マネージャをクリックします
  3. [パフォーマンス] タブをクリックします
Windows* XP のタスク マネージャでハイパースレッディング・テクノロジーを確認する
図 5. Windows XP のタスク マネージャでインテル HT テクノロジーを確認する

Windows* XP のタスク マネージャでインテル HT テクノロジーを確認する
Windows XP のタスク マネージャ上で 2 つのプロセッサーが表示されていれば、インテル HT テクノロジーが有効になっています。インテル HT テクノロジーが BIOS 設定画面で <Disable (無効)> に設定されている場合には、1 つのプロセッサーしか表示されません。
注: インテル® ペンティアム® 4 プロセッサーで構成された Windows XP システムのパフォーマンスを最適化するには、必ずインテル® チップセット・ソフトウェア・インストール・ユーティリティーをインストールする必要があります。

以下の手順で Windows XP のデバイス マネージャでインテル HT テクノロジーが有効になっているか確認ができます。

  1. [スタート] メニューをクリックします
  2. [コントロール パネル] をクリックします。
  3. [システム] をダブル・クリックします
  4. [ハードウェア] タブをクリックします。
  5. [デバイス マネージャ] をクリックします。
  6. [プロセッサ] をダブル・クリックします
Windows* XP のデバイス マネージャでハイパースレッディング・テクノロジーを確認する
図 6. Windows* XP のデバイス マネージャ上のインテル HT テクノロジーの確認

ソフトウェアで考慮するべき点
インテル® プロセッサー向けに開発された既存のソフトウェアであれば、インテル HT テクノロジー対応インテル Pentium 4 プロセッサー上でも正常に動作します。しかし、ソフトウェアによってはハイパースレッディング・テクノロジーから最適のパフォーマンスを得るために簡単なコード修正が必要となります。システム・インテグレーターは、選択したソフトウェアが最新のバージョンであり、またインテル HT テクノロジー対応Pentium® 4 プロセッサー向けに最適化されているか確認する必要があります。

マルチスレッド・コードで最適化されたアプリケーションであれば、インテル HT テクノロジー対応 Pentium 4 プロセッサーの性能を最大限に活用することができます。さらに、インテル HT テクノロジー対応 Pentium 4 プロセッサーでは、複数のアプリケーションを同時に実行するマルチタスク環境においても、パフォーマンスが向上します。インテル HT テクノロジーはマルチタスク環境では、応答時間を短縮し、複数のプログラムを効率良く同時実行することで、処理性能が向上します。システム・インテグレーターは、ソフトウェア・メーカーにハイパースレッディング・テクノロジーへの対応と、必要なバージョン情報を問い合わせる必要があります。インテル HT テクノロジー対応 Pentium 4 プロセッサーのパフォーマンスと、ソフトウェア評価ガイドについては、Web サイト http://www.intel.com/performance を参照してください。

参考情報
インテル HT テクノロジーの技術的な詳細については、以下の Web サイトを参照してください。
  • インテル HT テクノロジー ホームページ
  • インテル Pentium® 4 プロセッサー の詳細は、インテルの Web サイトを参照してください。

    インテル HT テクノロジーを利用するには、インテル HT テクノロジー対応 Pentium 4 プロセッサー、インテル HT テクノロジー対応のチップセット、BIOS、およびオペレーティング・システムを搭載したコンピュータ システムが必要です。性能は、使用するハードウェアやソフトウェアによって異なります。
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このコンテンツは以下の製品に適用されます:

インテル® Pentium® 4 プロセッサー
 

Solution ID: CS-017371
最終更新日: 2014/06/26
作成日: 2004/11/23