「Xeon」はCore i7やi9と比べて何が違うのか?

CPUについて少し詳しくなると、Core i7の上には「Xeon」というブランドが用意されていることに気づくはず。ネーミングがとても強そうだし、価格も中々のモノなのでi7やi9よりも上位の存在に感じてしまう。

しかし実態は「用途次第のCPU」であり、ほとんどの人にとってはi7やi9の方が満足できる結果を得やすい。

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企業やサーバー向けのCPU「Xeon」

Xeon(ジーオン)は1998年に、インテルがエンタープライズ市場向けに開発したCPUブランドのこと。一般向けにパソコンショップ屋で売られているような、安くて数千~高くて数万のCPUには無い、拡張機能を備えているのが強み。

初心者もち
「Core i7」よりスゴイCPUだと思ってるんだけど…
自作歴19台のやかもち
凄いと言えばスゴイよ。でも、単に「i7の上位版」というわけでもないんだ。

Xeonは「ECCメモリ」に対応している

パソコン用メモリは大きく2種類ある。「普通のメモリ」と「ECCメモリ」。画像を見ての通り、普通のメモリとECCメモリに実装されているチップの数が違うことがわかります。

この1つ余分に追加されているチップに、メモリの信頼性を高める保護機能が備わっています。この保護機能のおかげで、ECCメモリは「データの破損を検出し、自動的に訂正する」ことが可能になっているんだよね。

データの正確性が非常に求められるような局面でECCメモリは多用されています。たとえば、大規模サーバーや顧客データを管理するシステムだとか…、パソコンを普通に使う分にはほとんど必要にならない。

XeonはそのECCメモリを使える機能を備えている。普通のPentiumやCore i7には備わっていない。これが1つ目の大きな違いです。

Xeonの特権「マルチソケット」

普通のCPUはマザーボード1枚に対して、1個しかCPUを搭載できません。しかしXeonはスケーラビリティという機能を備えているため、デュアルソケットやクアッドソケットのマザーボードを使用可能。

例えば、CPUソケットが2個ついているマザーボードに「Xeonを2つ搭載して、コア数を倍増。」なんていう荒業が使えるわけです。そしてXeonのブランドによって、対応しているソケット数が違うのも特徴。

  • 5世代以前のXeon:型番4桁の最初の1文字で判別可能
  • 6世代以降のXeon:ブランドで判別可能

世代によってルールが違うので注意。分かりやすいように例もまとめてみました。

Xeonの世代型番の例対応ソケット数
5世代以前のXeonXeon E3 1246 V3シングルソケットのみ(CPU1個)
Xeon E5 2460 V3デュアルソケット対応(CPU2個)
Xeon E5 4627 V2クアッドソケット対応(CPU4個)
6世代以降のXeonXeon Bronzeデュアルソケット対応(CPU2個)
Xeon Silverデュアルソケット対応(CPU2個)
Xeon Goldクアッドソケット対応(CPU4個)
Xeon Platinumオクタソケット対応(CPU8個)

こんな具合ですね。「Xeon Platinum」って4コアしか入っていないのに7000ドルも掛かるわけですが、最大で8個のCPUを連携できるのが大きな理由。仮に28コアのXeonを8個使えば、224コア448スレッドになる。

もちろん莫大なマルチスレッド性能だけでなく、大規模なシステムを構成可能になるのもマルチソケット化の強み。Xeon PhiやNVIDIA Teslaといったアクセラレーター系のハードウェアを何十枚も束ねるなら、複数のCPUは大いに役立つということ。

Xeon CPUを2個、8枚のグラボ、384GBのメモリを搭載する「SuperServer 4028GR-TR」

8枚のグラボをつなごうとするとPCIeレーン数が足りなくなってしまうが、Xeon2個使えば何とかなる…という発想ですね(これでもx16接続を2枚、x8接続を6枚という具合にやや不足気味ですが)。

クアッドソケット対応、Supermicro製のマザーボード

4つのXeonを搭載可能な超大型マザーボード。メモリスロットは48レーンあるので、64GBモジュールを詰め込めば最大3TBのメモリ容量に(Xeon Platinum1個で768GBサポートなので、4個で3TB対応になりますね)。

と…こんな感じで、とにかく馬鹿でかいシステムを組むならXeonのマルチソケット機能は重宝するというわけ。もちろん、ほとんどの人にとって必要な機能ではない。本当に企業向けの仕様と言えますね。

対応ソケット数の表記による違い

Intelの公式カタログスペック(ARK)には「4S」「S4S」と、2種類の表記が存在する。接頭辞に「S」がついている場合は、CPUにQPIリンクが3つ搭載されており、そうでない場合は2つしかない。

「S4S」でクアッドソケット構成にする場合、各CPUが直接接続されることになるが「4S」で構築する場合は間接的な接続になるCPUが出て来てしまう。

大量のコア数による、圧倒的なマルチスレッド性能

Xeonで目立つのが「コア数」だと思う。ECC対応やマルチソケットがXeonの特権だが、大抵の人は「Xeonでコア数ものすごく多そう。」というイメージを持っているはず(ぼくも最近までそうだった)。

CPU最大コア数スレッド数該当CPU
Ryzen 7816Ryzen 7 1700 など
Ryzen Threadripper1632Ryzen Threadripper 1950X
AMD EPYC3264EPYC 7601 など
Core i7612Core i7 8700 / 8700K など
Core i91836Core i9 7980XE
Xeon Bronze88Xeon Bronze 3106など
Xeon Silver1224Xeon Silver 4116など
Xeon Gold2244Xeon Gold 6161 など
Xeon Platinum2856Xeon Platinum 8180 など
Xeon Phi72288Xeon Phi 7295
POWER 92496POWER 9 (PowerNV)

※ Xeon Phiは「Knights Landings」世代が登場するまでは、CPU感があまり無いので数えないほうが良いかな。

「Core i9」が登場するまでは、たしかに10コア以上の世界はXeonの特権※だったかもしれない。今は最大で18コアを持つ「Core i9 7980XE」が存在するので、大量のコア数はXeonの特権という感じはなくなりました。

※ Core i7の一部Extreme Editionを除いて。

それでも20コア以上の世界は依然としてIntel製品の中ではXeonにしか無いため、マルチスレッド性能の強さはスゴイ。加えて先程解説したマルチソケット化で更にマルチスレッド性能を伸ばすことが可能(これはCore i9には出来ない)。

参考例はこの動画。「Xeon Platinum 8180」(28コア)を4基搭載するので、112コア224スレッドという驚愕のコア数を実現している。スコアは最大で「11584cb」。レンダリングマシンとしては最強ですね。

一方、コア数の増加に伴いクロック周波数が低下するため、シングルスレッド性能に優位性はありません。しかもコア数が多ければ多いほど、その性能を使い切れるアプリケーションが限定的になっていくため用途も特殊な方向性になる。

「Ryzen 7」や「Core i5」(8世代)に代表される6~8コアで一般ユーザー向けには十分過ぎる性能が得られている現状…、一般ユーザーにとって20コア以上の処理性能が必要になることはまず無いだろう。

豊富な拡張機能

Intel ARKに掲載されているカタログスペックを確認すると、Core i7 7700Kには「38個」の拡張機能が搭載されている。一方のXeon Pentium 8156には「50個」もの拡張機能が搭載されています。

CPUCore i7 7700KXeon Platinum 8156
拡張機能MMXMMX ExtensionMMXMMX Extension
EMMXExtended MMX ExtensionEMMXExtended MMX Extension
SSEStreaming SIMD ExtensionsSSEStreaming SIMD Extensions
SSE2Streaming SIMD Extensions 2SSE2Streaming SIMD Extensions 2
SSE3Streaming SIMD Extensions 3SSE3Streaming SIMD Extensions 3
SSSE3Supplemental SSE3SSSE3Supplemental SSE3
SSE4.1Streaming SIMD Extensions 4.1SSE4.1Streaming SIMD Extensions 4.1
SSE4.2Streaming SIMD Extensions 4.2SSE4.2Streaming SIMD Extensions 4.2
AVXAdvanced Vector ExtensionsAVXAdvanced Vector Extensions
AVX2Advanced Vector Extensions 2AVX2Advanced Vector Extensions 2
ABMAdvanced Bit ManipulationAVX-512Advanced Vector 512-bit
BMI1Bit Manipulation Instruction Set 1AVX512FAVX-512 Foundation
BMI2Bit Manipulation Instruction Set 2AVX512CDAVX-512 Conflict Detection
FMA33-Operand Fused-Multiply-AddAVX512BWAVX-512 Byte and Word
AESAES Encryption InstructionsAVX512DQAVX-512 Double and Quad
RdRandHardware RNGAVX512VLAVX-512 Vector Length
ADXMulti-Precision Add-CarryABMAdvanced Bit Manipulation
CLMULCarry-less Multiplication ExtensionBMI1Bit Manipulation Instruction Set 1
F16C16-bit Floating Point ConversionBMI2Bit Manipulation Instruction Set 2
x86-1616-bit x86FMA33-Operand Fused-Multiply-Add
x86-3232-bit x86AESAES Encryption Instructions
x86-6464-bit x86RdRandHardware RNG
RealReal ModeADXMulti-Precision Add-Carry
ProtectedProtected ModeCLMULCarry-less Multiplication Extension
SMMSystem Management ModeF16C16-bit Floating Point Conversion
FPUIntegrated x87 FPUx86-1616-bit x86
NXNo-eXecutex86-3232-bit x86
HTHyper-Threadingx86-6464-bit x86
TBT 2.0Turbo Boost Technology 2.0RealReal Mode
EISTEnhanced SpeedStep TechnologyProtectedProtected Mode
VT-xVT-x (Virtualization)SMMSystem Management Mode
VT-dVT-d (I/O MMU virtualization)FPUIntegrated x87 FPU
TSXTransactional Synchronization ExtensionsNXNo-eXecute
MPXMemory Protection ExtensionsHTHyper-Threading
SGXSoftware Guard ExtensionsTBT 2.0Turbo Boost Technology 2.0
Secure KeySecure Key TechnologyEISTEnhanced SpeedStep Technology
SMEPOS Guard TechnologySSTSpeed Shift Technology
IPTIdentity Protection TechnologyTXTTrusted Execution Technology (SMX)
vProIntel vPro
VT-xVT-x (Virtualization)
VT-dVT-d (I/O MMU virtualization)
EPTExtended Page Tables (SLAT)
TSXTransactional Synchronization Extensions
VMDVolume Management Device
NMNode Manager
KPTKey Protection Technology
PTTPlatform Trust Technology
Run SureRun Sure Technology (RAS Capability)
MBE CtrlMode-Based Execute Control
Node CtrlrNode Controller Support

主に「AVX-512」に関連する拡張機能の他、「vPro」「Trusted Execution Technology」「Key Protection Technology」などセキュリティに関わる拡張機能も一般向けCPUよりずっと多く搭載済み。

企業向けのCPUなので、やはり保守性や信頼性に重きを置いていることが分かる。

Xeonの「違い」まとめ

  • ECCメモリに対応している
  • 複数のCPUをまとめて利用できる(マルチソケット)
  • デュアルソケットなどを活用することで、次元の違うマルチスレッド性能を得られる
  • 一般向けCPUより幅広い拡張機能が実装されている

だいたい大きな違いは以上の通りです。

想定している「用途」が特殊なので、一般的なパソコンやゲーミングマシンを使っている人が使うとなると性能の殆どを活かせないかと。せいぜい「Cinebench自慢」が出来るくらいかな。

ゲーミングや単純な動画エンコード(シングルパス)の場合は、シングルスレッド性能が高いCPUの方がコスパよく高いパフォーマンスを得られるのが事実ですね…。

初心者もち
Cinebenchで1万点出せるのと、GTX 1080 Tiをボトルネック無く動かせるのは別なのか~。
自作歴19台のやかもち
まったく別。普通の使い方だとXeonの出番は皆無。

以上「XeonはCore i7やi9と比べて何が違うのか?」について、自分の知識整理もかねて書いてみました。

最新Xeonは一般ユーザーにとって旨味なし

3~4年前だったかな。詳しい型番を忘れてしまったが、Core i5と同じ価格なのに「4コア8スレッド」構成のXeonが売っている時代があったんですよ。「内蔵GPUは無いけれど8スレッドは魅力的。」みたいな感じで割りと好評だった記憶が。

でも、最新の「Xeonスケーラブルプロセッサ」(Skylake-SP世代)はそういう要素は無いですから。あえて言えば「Xeon Silver 4108」が約400ドルで8コア搭載なのでコスパ良さげに見えます。

…見えるとかと思いきや、対応ソケットはLGA 3647ですし、そもそも8コアで良いなら300ドル台の「Ryzen 7 1700」もありますからやっぱり微妙。今後のXeonは本当にエンタープライズ向けですね。

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11 件のコメント

  • あと10年後にはXeonもクロック上がってるんだろうな。もうその頃にはXeonが普通でCoreiを懐かしむようなことになっているのかもな。

  • iMac Proはなぜi7ではなく(i9は設計当初ロードマップになかったAMDによる偶然の産物でしょうから一旦省く)Xeonを採用したのでしょうか?

    「Xeonはエンタープライズ向け」というのはよく理解出来たのですが、iMac Pro(&Mac Pro)はエンタープライズのサーバー未満であるプロ・クリエーターのワークステーションとして、も想定顧客とするとXeonの特徴のうちマルチコアがニーズなのかと思われます。

    コンシューマで言うところの「FFを高画質で楽しむならグラボのボトルネックにならないi7が良いよ」といった”i7ではなくXeonを採用すべきしきい値”のような用途はど程度にからになりますか?

    恐らくマルチソケットと拡張機能を採用しないiMacPro/Mac ProこそThread Ripperが最適解だったのだろうなぁと思いつつ。。。

    • iMac Proの公式ページを見てきたら「Adobe」の画面があってビックリ。Adobeのように10コア以上のCPUに対して最適化が進んでいないソフトを使うことを想定するなら、コア数が多くてシングル性能が低いXeonは的はずれな選択になるんですよね。
      ただ、レンダリングや3DCG編集、建築ソフトウェアを想定するならマルチコアが結構効きやすいので、iMac Proはレンダラー向けのマシンと言えそう。あとはXeon自体のブラント力や、価格的にプロ向けなのでプロのコンテンツクリエイター相手に売り込みやすいというインテル側の思惑も見られます。

      < Xeonを採用すべきしきい値”のような用途はど程度にからになりますか?

      Ryzen TRやCore i9で十分な気もするので、中々難しいですね。28コアもあれば、VMWareなどの仮想マシンソフトで2コア搭載の仮想マシンを10個くらい展開するとか…そういった使い方ですかね。仮想マシン10個も作って何に使うのかが思いつかないけれど。
      あとは、超高解像度(4K@60fpsや8K@25fpsとか)でリアルタイムエンコードをするとか…かな。4K画質を限りなくドロップフレームなしで生配信するなら、Xeonが選択肢に入るかもしれません。

  • 今更な話なのですが内蔵GPUがない場合のメリットってコア数を増やすだけなのでしょうか?シングルスレッドはOCで上がらない?
    後シングルスレッドが~とよく見るけどマルチで使えるのはどういったゲームですか?たしかDirectXのバージョンで変わるとは聞きましたが10からでしょうか?

    • ゲーム側の対応次第だと思います。FFXVやCoD:WW2は、Ryzen 7(8コア)がCore i7(4~6コア)と同格のゲーミング性能を示すようになってます。
      Ryzenが登場するまでメインストリームのCPUは基本的に「4コア一択」だったため、Ryzenが登場する以前のゲームソフトは全体的にシングルスレッドの方が重要な傾向です。

      < DirectXのバージョンで変わる
      比較的マルチスレッド性能に意味があるのはDirectX12かな。これもゲームによって結構変わってくるので一概にいえない部分ですが。

      < 内蔵GPUがない場合のメリットってコア数を増やすだけなのでしょうか?
      チップの面積は限られているので、GPUが無い方がコア数を増やしやすいと思います。あとは面積に余裕ができることで、キャッシュの大容量化・IO帯域幅の拡張がし易いのもメリットになるかと。

      ※個人的には内蔵GPUが無いCore i7という具合に、同スペック品よりやや安価なCPUを出して欲しいところですが、Intelにとって旨味が無いのでそのあたりは期待できそうにないです。

    • Xeon Phi 7220(68コア・272スレッド)を8枚使って(=つまり544コア / 2176スレッド!!!)、Moneroを採掘しているマイナー(採掘者)はいます。
      Monero採掘ガチ勢には「Vega FE」を8枚使う人が多いのですが、8枚分のコストは約8000ドルで合計TDPは3000Wほど。これでハッシュレートはだいたい17200H/s前後になる。
      一方のXeon Phi 7220 x8だと、合計TDPは2200Wで、8枚買うのに約12000ドル。ハッシュレートは24000H/sなので、Phiを使ったほうが効率よくマイニングできる可能性は濃厚ですね(Moneroに関しては)。

      ※グラボの価格のみで考えた場合です。マザーボードや電源(2000Wや3000W級になると電気事業者に相談も必要かと)のことも考えると、もっとコストは高くなります。

      参考:lukMinerさんのブログ

  • X付きcore i7やcore i9を使ってる人はどういう用途で使ってるのか最近気になってます。
    Xeonと違って純粋に無印i7、K付きi7の更に上の性能が欲しい人向けでしょうか?(その性能で何をやるんだ?)

    • 最近の自作では、Core i9 7940Xを動画編集用マシンとして製作しました。Adobe系ソフトで4K~8K動画を編集するなら、シングル性能が強くてマルチスレッド性能もスゴイCore i9は適任です。

      参考:【自作PC】予算100万円で作る、4K & 8K動画編集用マシン

      あとはエンスージアストと呼ばれる、性能に燃えている人がX付きやCore i9を手に取る傾向もあります。「タスクマネージャーに窓がたくさん…」というところに燃えたり、「Cinebenchで3000点超え!!」が好きな人に人気があります。

      どちらにせよ、Core i9はゲーマーよりクリエイター向けのCPUということです。

      • 遅くなりましたが返信ありがとうございます。TwitterでCore i9の購入報告をしている人を見かけたのですが、おっしゃる通りクリエイターさんでした。

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