インテルAtom

Intel Atom は、 Intel Corporationが開発したIA-32およびx86-64命令セットの超低電圧プロセッサのラインで、 Intel Coreシリーズの通常のプロセッサと比較して消費電力と電力損失を削減するように設計されています。Atom は主にネットブック、ネットトップ、ヘルスケアから高度なロボットまで幅広い組み込みアプリケーション、モバイルインターネットデバイス(MID)、および電話に使用されています。このラインは当初45 nm相補型金属酸化膜半導体 ( CMOS ) テクノロジーで設計され、後継モデル (コードネームCedar ) では32 nmプロセスが使用されました。^{[ 2 ]}

Atomプロセッサの第1世代はBonnellマイクロアーキテクチャに基づいています。^{[ 3 ] [ 4 ]} 2009年12月21日、IntelはPine Trailプラットフォームを発表しました。これには、コードネームPineview （Atom N450）と呼ばれる新しいAtomプロセッサが含まれており、キット全体の消費電力は20%削減されています。^{[ 5 ]} 2011年12月28日、IntelはAtomシリーズをCedarプロセッサで更新しました。^{[ 2 ]}

2012年12月、インテルはサーバーでの使用を特に目的に設計された64ビットのCentertonファミリーのAtom CPUを発表しました。^{[ 6 ]} Centertonは、 Intel VT仮想化技術やECCメモリのサポートなど、Atomプロセッサではこれまで利用できなかった機能を追加しています。^{[ 7 ]} 2013年9月4日、インテルはCentertonの後継となる22nmプロセスを採用したAvotonを発表しました。^{[ 8 ]}

Atomに関しては、Intelは2020年以降、方向転換しました。当初の計画通りAtomを主流デバイス向けのプロセッサとして位置づけるのではなく、低価格ノートパソコン、組み込み機器、エッジコンピューティング、ネットワーク、IoTアプリケーション向けの低消費電力プロセッサとして再設計/再配置されました。^{[ 9 ]}しかし、主流デバイス向けの主要プロセッサとしてのAtomの撤退によって生じた空白を補うため、Intelはデスクトップ/PC向けの低消費電力チップであるPentiumとCeleronを導入し、Atomの優れた低消費電力の伝統を継承しました。^{[ 10 ]}

Intel Atom は、90 nm プロセスで製造され、512 kB の L2 キャッシュを備え、3 W TDP (熱設計電力)で 600 MHz/800 MHz で動作する Intel A100 および A110 低消費電力プロセッサ (コードネームStealey ) の直接の後継です。Silverthorne での発表に先立ち、外部の情報源は、Atom がOne Laptop per Child (OLPC) プロジェクトで使用されているAMDのGeodeシステム オン チッププロセッサや、 x86プロセッサ向けのその他のコストと電力に敏感なアプリケーションと競合すると推測していました。しかし、Intel は 2007 年 10 月 15 日に、OLPC タイプのデバイス向けに Diamondville というコードネームの新しいモバイル プロセッサを開発していることを明らかにしました。^{[ 11 ]}

Silverthorneは「Atom」という名称で販売され、以前はMenlowというコードネームで呼ばれていたサポートチップセットはCentrino Atomと呼ばれた。^{[ 12 ]}

2008年春の上海インテル開発者フォーラム（IDF）で、インテルはSilverthorneとDiamondvilleが同じマイクロアーキテクチャに基づいていることを正式に発表した。SilverthorneはAtom Z5xxシリーズ、DiamondvilleはAtom N2xxシリーズと呼ばれる。より高価で低消費電力のSilverthorneはインテルのモバイルインターネットデバイス（MID）に使用され、Diamondvilleは低価格のデスクトップおよびノー​​トブックに使用される予定だった。インテルとLenovoは、Atomを搭載したIdeaPad U8というMIDも共同で発表した。^{[ 13 ]}

2008 年 4 月、Sophia Systems 社が MID 開発キットを発表し^{[ 14 ]} 、ドイツの LiPPERT Embedded Computers, GmbH 社がCoreExpress -ECOと呼ばれる最初のボードを発表しました^{[ 15 ]} 。Intel社は Atom ベースのマザーボードを提供しています^{[ 16 ] [ 17 ]。}

2012年12月、インテルはサーバー向けAtomプロセッサ、S1200シリーズをリリースしました。これらのプロセッサと以前のすべてのバージョンとの主な違いは、ECCメモリのサポートが追加されたことです。これにより、冗長性とメモリ障害保護が求められるミッションクリティカルなサーバー環境でAtomを使用できるようになりました。

Atomプロセッサは2008年にシステムメーカー向けに提供開始されました。ノースブリッジやサウスブリッジと同様にマザーボードに半田付けされているため、Atomプロセッサは単体プロセッサとして一般ユーザーやシステム構築者向けには提供されていませんが、一部のITXマザーボードにはプリインストールされている場合があります。 Diamondville および Pineview ^{[ 20 ]} Atom は、HP Mini Series、Asus N10、Lenovo IdeaPad S10、Acer Aspire Oneおよび Packard Bell の「dot」（ZG5）、最近のASUS Eee PCシステム、Sony VAIO M シリーズ、AMtek Elego、Dell Inspiron Mini Series、Gigabyte M912、LG X シリーズ、Samsung NC10、Sylvania g Netbook Meso、Toshiba NB シリーズ（100、200、205、255、300、500、505）、MSI Wind PCネットブック、RedFox Wizbook 1020i、Sony Vaio X シリーズ、Zenith Z-Book、さまざまな Aleutia デスクトップ、Magic W3、Archos、および ICP-DAS LP-8381-Atom で使用されています。^{[ 21 ]}パインビューシリーズは、話すことができない障害者のための複数のAACデバイスにも使用されており、AACデバイスは専用の音声ソフトウェアを使用してユーザーの日常的なコミュニケーションを支援します。

インテルは、MID / UMPC /スマートフォン、ネットブック/ネットトップ、タブレット、組み込みシステム、ワイヤレス基地局（ 5Gネットワ​​ークインフラストラクチャ用）、マイクロサーバー/サーバー、家電製品など、さまざまな市場セグメントをターゲットとした製品ラインにAtomブランドを適用しています。

Intelのコンシューマーエレクトロニクス（CE）SoCはAtomブランドで販売されています。Atomブランドが採用される以前は、Olo River （ XScale ARMアーキテクチャを採用したCE 2110 ）やCanmore （ StealeyやTolapai と同様に90nm Pentium Mマイクロアーキテクチャを採用したCE 3100 ）など、多数のIntel CE SoCが存在しました。Intel Atom CEブランドのSoCには、Sodaville、Groveland、Berryvilleなどがあります。

すべてのAtomプロセッサはIA-32命令セットを実装しています。x86-64命令セットのサポートは、デスクトップのDiamondvilleコアとモバイルのPineviewコアまで追加されませんでした。Atom N2xxおよびZ5xxシリーズのAtomモデルはx86-64コードを実行できません。^{[ 22 ]} Centertonサーバープロセッサもx86-64命令セットをサポートしています。^{[ 7 ]}

Intel は、Atom が 64 ビット動作をサポートするのは「プロセッサ、チップセット、BIOS」がすべてIntel 64をサポートしている場合のみであると述べています。これらすべてをサポートしていない Atom システムでは、Intel 64 を有効にできません。^{[ 23 ]}その結果、Atom ベースのシステムで 64 ビット版のオペレーティングシステムを実行できるかどうかは、マザーボードによって異なる場合があります。オンライン小売業者 mini-itx.com は、Intel と Jetway 製の Atom ベースのマザーボードをテストし、D2700 (Cedarview; 最大 4 GB のメモリ DDR3-800/1066 をサポート、^{[ 24 ]}ただし、これらの SoC は 4 GB を超える RAM をサポートする場合もあります) プロセッサを搭載した Intel ブランドのマザーボードでは 64 ビット版のLinuxをインストールできましたが、D2550 (Cedarview) プロセッサを搭載した Jetway ブランドのマザーボードでは Intel 64 サポートが有効になりませんでした。^{[ 25 ]}

Intel 64 が有効になっている Atom ベースのシステムであっても、すべてがMicrosoft Windowsの 64 ビット版を実行できるわけではありません。64ビット動作をサポートするPineviewプロセッサの場合、Intel Download Center は現在、 Pineviewプロセッサに搭載されているIntel GMA 3150 グラフィックス用の 64 ビットWindows VistaおよびWindows 7ドライバを提供しています。^{[ 26 ]}ただし、2011 年第 3 四半期にリリースされたIntel Atom Cedarviewプロセッサ用の 64 ビット Windows ドライバは利用できません。 ^{[ 27 ]}ただし、Silvermontマイクロアーキテクチャに基づいて構築され、2013 年後半にリリースされた Intel の Bay Trail-M プロセッサは、64 ビットサポートを取り戻しましたが、Linux および Windows 7 のドライバサポートは発売当初は限定的です。^{[ 28 ]}

Cedarviewプロセッサの64ビットWindowsサポートがないのは、ドライバの問題が原因だと推測されている。Intel Enthusiast Teamのメンバーは、愛好家向けサイトTom's Hardwareの一連の投稿で、Atom D2700（Cedarview）はIntel 64サポートで設計されているものの、「ボードの制限」により、Intelは以前提供していたWindows 7用の64ビットドライバを撤回し、今後64ビットサポートは提供しないと述べている。^{[ 29 ]}同様に、Atom Cedarviewプロセッサを搭載したマザーボードは、「Intel® 64ビットVGAドライバのサポートがない」ため、64ビットサポートがないと一部のシステムメーカーが述べている。 ^{[ 30 ]} Cedarviewプロセッサはすべて D2700 と同じ Intel GMA 3600 または 3650 グラフィックスを使用しているため、これは Intel 64 が有効で 64 ビット版の Linux を実行できる場合でも、Atom Cedarview システムは 64 ビット版の Windows を実行できないことを示しています。

最初のAtomプロセッサはBonnellマイクロアーキテクチャに基づいていた。^{[ 3 ] [ 4 ]}

これらのAtomプロセッサは、1サイクルあたり最大2つの命令を実行できます。他の多くのx86プロセッサと同様に、実行前にx86命令（CISC命令）をより単純な内部操作（マイクロオペレーションと呼ばれることもあり、実質的にはRISCスタイルの命令）に変換します。ほとんどの命令は変換時に1つのマイクロオペレーションを生成し、一般的なプログラムで使用される命令の約4%が複数のマイクロオペレーションを生成します。複数のマイクロオペレーションを生成する命令の数は、P6およびNetBurstマイクロアーキテクチャよりも大幅に少なくなっています。Bonnellマイクロアーキテクチャでは、内部マイクロオペレーションはALU操作に関連してメモリロードとメモリストアの両方を含むことができ、x86レベルに近く、以前の設計で使用されていたマイクロオペレーションよりも強力です。^{[ 31 ]}これにより、2つの整数ALUのみで、命令の並べ替え、投機的実行、レジスタ名の変更なしで、比較的良好なパフォーマンスを実現できます。したがって、ボネルのマイクロアーキテクチャは、 P5やi486などの以前のインテル設計で使用されていた原理を部分的に復活させたものであり、ワットあたりの性能比を向上させることを唯一の目的としています。ただし、ハイパースレッディングは、典型的なシングルスレッドの依存関係を回避することでパイプライン全体を効率的に使用できるように、簡単な（つまり低電力の）方法で実装されています。^{[ 31 ]}

Atomブランドのプロセッサは、これまで以下のマイクロアーキテクチャを採用してきました。

• ボネル
  • ソルトウェル
• シルバーモント
  • エアモント
• ゴールドモント
  • ゴールドモントプラス
• トレモント
• グレースモント
• クレストモント

シングルコアAtomの性能は、同じクロック周波数のPentium Mの約半分です。たとえば、Eee PCなどの多くのネットブックに搭載されているAtom N270（1.60 GHz）は、標準ベンチマークで約3300 MIPSと2.1 GFLOPSの性能を発揮しますが[32]、同様のクロック周波数（1.72 GHz）のPentium M 740は7400 MIPSと3.9 ^{GFLOPSの性能}を発揮します[ ^{33 ] 。}  

Pineviewプラットフォームは、以前のDiamondvilleプラットフォームよりもわずかに高速であることが証明されています。これは、PineviewプラットフォームがDiamondvilleと同じBonnell実行コアを使用し、FSBを介してメモリコントローラに接続されているため、メモリレイテンシとCPU負荷の高いアプリケーションのパフォーマンスが最小限しか改善されないためです。^{[ 34 ]}

2009年3月、インテルはアトムプロセッサの製造に関してTSMCと提携すると発表した。 ^{[ 35 ]}この契約は2010年に需要不足のため保留となった。

2011年9月13日、インテルとグーグルは、グーグルのAndroidオペレーティングシステムでインテル製プロセッサ（Atomから開始）をサポートするパートナーシップを共同で発表した。これにより、インテルは成長を続けるスマートフォンおよびタブレット市場向けにチップを供給できるようになる。^{[ 36 ]}

この協力関係に基づき、2012年にインテルは、AtomシリーズのCPUを使用するスマートフォンおよびタブレット向けの新しいシステムオンチップ（SoC）プラットフォームを発表しました。 ^{[ 37 ]}これは、2011年9月13日にインテルとGoogleが発表した、 Intel x86プロセッサ上でAndroidオペレーティングシステムをサポートするパートナーシップの継続でした。 ^{[ 38 ]}このシリーズは、テキサス・インスツルメンツ、Nvidia、クアルコム、サムスンなどの企業がスマートフォンおよびタブレット市場向けに開発した既存のSoCと競合しました。^{[ 39 ]} 2016年4月29日、インテルはスマートフォンおよびタブレット向けのBroxton SoCのキャンセルを発表しました。Broxtonは、最新のAtomマイクロアーキテクチャ（14nm ノードのGoldmont）とインテルモデムを組み合わせて使用​​する予定でした。^{[ 40 ]}

ARMバージョン 7 命令セット アーキテクチャに基づく組み込みプロセッサ( NvidiaのTegra 3 シリーズ、TI の 4 シリーズ、Cortex-A8コアに基づく Freescale の i.MX51、カスタム ARMv7 実装に基づくQualcomm Snapdragonおよび Marvell Armada 500/600 など) は、ローエンドの Atom チップセットと同様のパフォーマンスを提供しますが、消費電力は約 4 分の 1 で、(ほとんどの ARM システムと同様に) 現在の Atom ラインのような 2 つのチップ ソリューションではなく、単一の統合システム オン チップとして提供されます。コードネーム「Pineview」と呼ばれる第 2 世代 Atom は、パフォーマンス/ワットでの競争力を大幅に向上させるはずですが、ARM は、 Nvidia のTegra 2/3、TI のOMAP 4 シリーズ、Qualcommの次世代 Snapdragon シリーズなどで使用されているマルチ コア対応のCortex-A9コアでこの脅威に対抗する予定です。

VIA のNanoおよびNano Dual-Core シリーズは、Atom の平均熱容量をわずかに上回りますが、ハードウェア AES サポート、乱数発生器、およびアウトオブオーダー実行を提供します。Intel Atom と Via Nano のパフォーマンス比較では、シングルコア Intel Atom は Via Nano に容易に劣り、マルチスレッドを使用するテストでは、デュアルコア Intel Atom 330 に劣ることがわかります。Core 2 Duo SU7300 はデュアルコア Nano を上回ります。^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}

Xcore86 （PMX 1000とも呼ばれる）は、x586ベースのシステムオンチップ（SoC）であり、 Atomと比較して平均以下の熱設計を実現している。

2014年、EE Timesのケントン・ウィリストンは、AtomがARMを現在の市場から駆逐することはないだろうが、PCアーキテクチャをより小型で安価、低消費電力のフォームファクタに適用できる能力は、Intelにとって新たな市場を開拓するだろうと述べた。^{[ 45 ]}

2014年、ARMは、IntelのAtomプロセッサはAndroid実行時の互換性とパフォーマンスが自社のチップよりも低く、AndroidとWindowsの両方で同じタスクを実行すると消費電力が高くバッテリー寿命が短いと主張した。^{[ 46 ]}

2017 年 2 月、シスコは、いくつかの製品が使用不能になるクロック信号の問題^{[ 47 ]を報告しました。シスコは、「製品の不具合は、ユニットが約 18 か月稼働した後から、年々増加すると予想されます」と述べています。その後すぐに、The Register [ 48 ]がこの問題が Intel Atom SoC に関連しているというニュースを報じ、他のベンダー[ 49 ]}も影響を受けているという報告がオンラインで現れ始めました。この問題は C2000 チップのみに影響するため、 SilvermontマイクロアーキテクチャのSoC ファミリーであるAvotonとRangeleyのみに影響します。

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