組み込みにおけるマルチコア、マルチコアプロセッサとは?種類・定義・特徴をわかりやすく解説

「マルチコア(メニーコア)」とは、1つのプロセッサの中に複数のCPUコアを内蔵する技術をいいます。マルチコアのプロセッサは、複数の処理を並列しておこなうことで、シングルコアに比べ、高い処理能力を実現しています。マルチコアによって高機能化されたプロセッサは、「マルチコアプロセッサ」と呼ばれています。

コア=プロセッサの頭脳部分

コアとは、プロセッサの部品であり、実際に処理を行う部分です。人間に例えると頭脳のようなものです。コアが増えるほど頭脳が増えるため、複数の処理を並列してできるようになり、処理性能が上がります。

マルチコアのメリットは並列処理に強いこと

1つのコアが1度に実行できる処理は、原則として1つだけです。このため、コアが1つしかないシングルコアの場合、複数のアプリケーションの処理・動作に追い付かず、処理速度が遅くなることがあります。

これに対し、コアを複数持つマルチコアであれば、処理速度を落とさないまま1度に複数の処理ができます。

ポイント
  • マルチコアのメリットは並列処理に強いこと

マルチコアのデメリットはプログラミング手法が難しいこと

上記の通り、マルチコアのメリットは並列処理に強いことです。一方、マルチコアのデメリットは、並列処理のためのプログラミング手法が難しいことです。

並列処理をおこなうためには、どのコアになんの処理を割り当てるかが重要となります。こういった、並列処理のためのプログラミングを「並列プログラミング」と呼びます。

並列プログラミングとは

並列プログラミングとは、同時に複数の処理を実行することによって、処理の時間削減を行うプログラミング手法

並列化によるパフォーマンスの向上には、並列プログラミングに関する知識が必要になります。

ポイント
  • マルチコアのデメリットは並列処理のためのプログラミング手法が難しいこと
  • 並列化には並列プログラミングに関する知識が必要になる

マルチコアの種類

マルチコアの種類・呼び方は、コアの数により、それぞれ次のとおりです。

名称 コアの数
デュアルコア 2つ
クアッドコア 4つ
ヘキサコア 6つ
オクタコア 8つ

マルチコアの技術-ホモジニアスとヘテロジニアス

マルチコアには、次の2種類のものがあります。

  • 同じ種類のコアを集積する「ホモジニアスマルチコア」
  • 異なる種類のコアを集積する「ヘテロジニアスマルチコア」

一般的なパソコンやサーバーなどでは、ホモジニアスマルチコアが採用されています。
これに対し、組込みの分野では、ヘテロジニアスマルチコアが多く採用されています。
ヘテロジニアスマルチコアの場合、異なるコアに最適な処理を当てはめることで、総合的な処理性能が高くなります。

このため、プロセッサのサイズが同じ場合、ホモジニアスよりもヘテロジニアスのほうがより高い性能を実現できます。

ポイント
  • ヘテロジニアスマルチコアは、異なるコアに最適な処理を当てはめることで、総合的な処理性能が高くなる
  • プロセッサのサイズが同じ場合、ホモジニアスよりもヘテロジニアスのほうが性能が高い

補足:メニーコア=コアがおよそ10個以上のマルチコア

マルチコアの中にメニーコアと呼ばれるものがあります。厳密な定義はありませんが、マルチコアの中でもコアがおよそ10個以上のものを指します。十数個から数十個、数百単位のものまであります。

メニーコアのメリットは、設計が最適化されていれば、マルチコアよりも高性能化できる点です。

一方、コア数に比例して消費電力やコストが増加するというデメリットもあります。

ポイント
  • マルチコアの中でも、コアがおよそ10個以上のものをメニーコアと呼ぶ
  • メニーコアは、設計が最適化されていればマルチコアよりも高性能化できる