Skylake (マイクロアーキテクチャ)

スカイレイク

4つの物理コアを備えたIntel Core i7-6700K
一般情報
発売	2015年8月5日; 9年前 （2015年8月5日）
製造中止	2019年3月4日; 5年前（デスクトッププロセッサ） （2019年3月4日）
販売元	インテル
デザイン：	インテル
共通メーカー	インテル
CPUIDコード	0406e3h、0506e3h
製品コード	80662 (メインストリームおよびモバイル Xeon E3) 80673 (愛好家とサーバー)
パフォーマンス
最大CPU クロックレート	最大5.0GHz
キャッシュ
L1キャッシュ	コアあたり64 KB (32 KB 命令 + 32 KB データ)
L2キャッシュ	コアあたり256  KB (  Skylake-X、SP、W の場合はコアあたり 1 MB)
L3キャッシュ	最大38.5MBの 共有
L4 キャッシュ	128  MB のeDRAM (Iris Pro モデル)
アーキテクチャと分類
テクノロジーノード	14 nmバルクシリコン 3D トランジスタ (トライゲート)
マイクロアーキテクチャ	スカイレイク
命令セット	x86-16、IA-32、x86-64
拡張機能	AES-NI、CLMUL、RDRAND、MPX、TXT、SGX [1] MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSSE3、SSE4、SSE4.1、SSE4.2、ADX AVX、AVX2、AVX-512（Skylake-SP、Skylake-W、Skylake-X [2] [3] [4]）、TSX、FMA3 VT-x、VT-d
物理的仕様
コア	2～28
ソケット	デスクトップ 1151 号線 LGA 2066 サーバーとワークステーション LGA 3647 LGA 2066 携帯 1168 号 1356 イギリス 1515 イギリス BGA1440 [5]
製品、モデル、バリエーション
製品コード名	SKL
ブランド名	コアi3 コアi5 コアi7 コアi9 Core Xシリーズ コアm3 コアm5 コアm7 ゼオン セレロン ペンティアム
歴史
前任者	ブロードウェル（ティック/プロセス）
後継者	Kaby Lake (最適化、デスクトップ、ラップトップ、ローエンド サーバー、モバイル ワークステーション) Cascade Lake (HEDT、ワークステーション、ミッドエンドからハイエンドのサーバー) パームコーブ（プロセス）
サポート状況
クライアント: 2022年12月30日現在、iGPUではサポートされていません Xeon E3 v5: 2022年12月30日現在、iGPUではサポートされていません その他のXeon: サポートされています

Skylake ^{[6] [7]は、} Intelの第6世代Core マイクロプロセッサフ​​ァミリのコード名であり、2015年8月5日に発売され、^[8] Broadwellマイクロアーキテクチャの後継です。^[9] Skylakeは、前任者と同じ14nm 製造プロセステクノロジー^{[10]を使用して再設計されたマイクロアーキテクチャであり、Intelの}ティックトック製造設計モデルのトックとして機能します。 Intelによると、再設計によりCPUとGPUのパフォーマンスが向上し、消費電力が削減されます。 Skylake CPUは、Kaby Lake、Coffee Lake、Whiskey Lake、およびComet Lake CPU とマイクロアーキテクチャを共有しています。

Skylakeは、 Windows 10より前のWindowsがMicrosoftによって公式にサポートされている最後のIntelプラットフォームです。^{[11]ただし、} Windows Updateのチェックを無効にして、Windows 8.1以前がこのプラットフォームおよびそれ以降のプラットフォームで引き続きWindows Updateを受信できるようにする、愛好家が作成した修正が利用可能です。^{[12] [13] [14]}

Skylakeマイクロアーキテクチャをベースにしたプロセッサの一部は第6世代Coreとして販売されている。^{[15] [16] [17]}

インテルは2019年3月4日にSkylake LGA 1151 CPU（Xeon E3 v5を除く）のサポート終了を正式に宣言し、生産を中止しました。^[18]

Skylakeの開発は、 Banias、Dothan、Conroe、Sandy Bridge、Ivy Bridgeなどの以前のプロセッサと同様に、主にイスラエルのハイファにあるIntel Israelのエンジニアリング研究センターで行われました。^[19]最終的な設計は主にHaswellの進化形であり、パフォーマンスがわずかに改善され、いくつかの省電力機能が追加された。^{[20] Skylakeの設計の主な優先事項は、より高電力の}デスクトップコンピュータやサーバーに加えて、タブレットコンピュータやノートブックに組み込むために、4.5Wという低消費電力のエンベロープのマイクロアーキテクチャを設計することだった。^[21]

2014年9月、インテルはサンフランシスコで開催されたインテル開発者フォーラムでSkylakeマイクロアーキテクチャを発表し、Skylake CPUの量産出荷は2015年後半に予定されていると発表した。Skylake開発プラットフォームは、2015年第1四半期に利用可能になると発表された。発表中に、インテルはデスクトップとモバイルのSkylakeプロトタイプを搭載した2台のコンピューターのデモも行った。1台目は最新バージョンの3DMarkを実行するデスクトップテストベッドシステムで、2台目は4Kビデオを再生するフル機能のラップトップだった。^[22]

Skylake CPUモデルの最初のバッチ（i5-6600Kとi7-6700K）は、2015年8月5日のGamescomで即時入手可能になると発表された。 ^[23]これは、発売が遅れていた前身のBroadwellの発売から異例の早さだった。^[24] Intelは2014年に、22nm（Haswell）から14nm（Broadwell）への移行がこれまでで最も困難な開発プロセスであり、Broadwellの発売予定が数か月遅れたことを認めた。^[25]しかし、14nmの生産は軌道に戻り、2014年第3四半期の時点でフル生産されていた。^[26]業界観測筋は当初、Broadwellに影響する問題によりSkylakeも2016年にずれ込むと考えていたが、IntelはSkylakeの発売を前倒し、代わりにBroadwellのリリースサイクルを短縮することができた。^{[27] [28]}結果として、Broadwellアーキテクチャは異例の短命に終わった。^[27]

インテルは公式に、 SkylakeプロセッサのKバージョンとXバージョンのみのオーバークロックをサポートしていた。しかし、後にベースクロック値を変更することで、他の非Kチップもオーバークロックできることがわかった。これは、ベースクロックがSkylakeのCPU、RAM、統合グラフィックスのみに適用されることで可能になったプロセスである。ベータ版のUEFIファームウェアアップデートを通じて、ASRock（Sky OCという名前で大々的に宣伝）などの一部のマザーボードベンダーは、この方法でベースクロックを変更できるようにした。^{[29] [30]}

これらの UEFI ファームウェア アップデートを使用してサポートされていないプロセッサをオーバークロックすると、いくつかの問題が発生します。

• Cステートは無効になっているため、CPUは常に最高周波数と最高電圧で動作します。
• ターボブーストは無効です
• 統合グラフィックスが無効になっています
• AVX2命令のパフォーマンスは低く、実行ユニットの上位128ビット半分とデータバスが省電力状態から解除されていないため、約4～5倍遅くなります。
• CPUコア温度の測定値が正しくありません

これらの問題の一部は、ベースクロックのオーバークロックを機能させるためにプロセッサの電源管理を無効にする必要があることに起因しています。^[31]

しかし、2016年2月にASRockのファームウェアアップデートによりこの機能が削除された。2016年2月9日、IntelはK以外のプロセッサのオーバークロックを今後は許可しないと発表し、その機能を削除するCPUマイクロコードアップデートをリリースした。^{[32] [33] [34]} 2016年4月、ASRockは外部クロックジェネレータを使用してサポートされていないCPUのオーバークロックを可能にするマザーボードの販売を開始した。^{[35] [36]}

2016年1月、マイクロソフトは、 2017年7月17日をもってSkylakeプロセッサ上のWindows 7およびWindows 8.1のサポートを終了すると発表した。この日以降は、古いハードウェア上でOSの信頼性に影響を与えないと判断された場合に限り、2つのオペレーティングシステムの最も重要な更新プログラムのみがSkylakeユーザー向けにリリースされる（2019年7月31日まで。2019年8月の重要な更新プログラムには少なくともWindows 10が必要）。また、Windows 10は、SkylakeおよびSkylakeの後継であるKaby Lake以降のIntel CPUマイクロアーキテクチャで公式にサポートされる唯一のMicrosoft Windowsプラットフォームとなる。テリー・マイヤーソンは、マイクロソフトは古いバージョンのWindowsでSkylakeを確実にサポートするために多額の投資をする必要があり、将来の世代のプロセッサにはさらなる投資が必要になると述べた。マイクロソフトはまた、プラットフォームの古さから、新しいハードウェア、ファームウェア、およびデバイスドライバーの組み合わせをWindows 7で適切に実行することは困難であると述べた。^{[37] [38]}

2016年3月18日、マイクロソフトは主に企業顧客からのこの動きに対する批判に応えて、サポートポリシーの改訂を発表し、サポートと重要でない更新の締め切りを2018年7月17日に変更し、Skylakeユーザーは延長サポートの終了までWindows 7と8.1のすべての重要なセキュリティ更新を受け取ると述べた。^{[39] [40]} 2016年8月、マイクロソフトは「OEMパートナーとIntelとの強力なパートナーシップ」を引用して、それぞれのライフサイクルの終了までSkylake上の7と8.1を完全にサポートし続けると述べた。^{[41] [42]}さらに、Windows Updateチェックを無効にし、このプラットフォームとそれ以降のプラットフォームでWindows 8.1とそれ以前のバージョンを引き続き更新できるようにする、愛好家が作成した修正がリリースされました。^[43]

Linuxカーネル4.10では、Skylakeのモバイル電源管理がサポートされており、ほとんどのパッケージCの状態がサポートされています。Linux 4.11では、統合グラフィックチップセットのフレームバッファ圧縮がデフォルトで有効になっており、消費電力が削減されています。^[44]

SkylakeはOpenBSD 6.2以降で完全にサポートされており、グラフィックアクセラレーションも含まれています。^[45]

Windows 11については、ハイエンドのSkylake-Xプロセッサのみが公式に互換性があると記載されています。^[46]その他のSkylakeプロセッサは、セキュリティ上の懸念から公式にはサポートされていません。^[47]ただし、ISOイメージを使用して手動でアップグレードすることは可能です（これらのプロセッサ上のWindows 10ユーザーには、Windows Update経由でWindows 11へのアップグレードは提案されません）。また、システムでTrusted Platform Module（TPM）2.0が有効になっている限り、クリーンインストールを実行することもできます。 ^[48]ただし、ユーザーは更新プログラムを受け取る権利がないこと、およびサポートされていない構成でWindows 11を使用したことによる損害は製造元の保証の対象外であることを受け入れる必要があります。^{[49] [50]}

前身のBroadwellと同様に、Skylakeには5つのバリエーションがあり、S（SKL-S）、X（SKL-X）、H（SKL-H）、U（SKL-U）、Y（SKL-Y ）の接尾辞で識別されます。SKL-SとSKL-Xには、オーバークロック可能なKとXのバリエーションがあり、乗数はロック解除されています。^[51] H、U、Yのバリエーションはボールグリッドアレイ（BGA）パッケージで製造され、SとXのバリエーションは新しいソケットLGA 1151（Skylake Xの場合はLGA 2066 ）を使用したランドグリッドアレイ（LGA）パッケージで製造されています。 ^{[52] Skylakeは、} Sunrise Pointとしても知られるIntel 100シリーズチップセットと組み合わせて使用​​されます。^[53]

HaswellとSkylakeのアーキテクチャ間の主な変更点としては、Haswellで導入された完全統合型電圧レギュレータ（FIVR）の削除が挙げられます。 ^{[54]ディスクリート}プラットフォームコントローラハブ（PCH）を使用するバリアントでは、ダイレクトメディアインターフェイス（DMI）2.0がDMI 3.0に置き換えられ、最大8GT /秒の速度が可能になり ます。

SkylakeのUおよびYバリアントはチャネルあたり1つのDIMMスロットをサポートし、HおよびSバリアントはチャネルあたり2つのDIMMスロットをサポートします。^{[52] Skylakeの発売と販売期間は、} DDR3 SDRAMメモリが徐々にDDR4 SDRAMに置き換えられる進行中のSDRAM市場の移行 と同時に発生しました。Skylakeマイクロアーキテクチャは、DDR4のみで動作するのではなく、両方のタイプのメモリと相互運用することで下位互換性を維持しています。マイクロアーキテクチャが両方のメモリ規格をサポートするのに伴い、DDR3またはDDR4メモリチップを搭載できるUniDIMMと呼ばれる新しいSO-DIMMタイプも発表されました。^[55]

Skylake のいくつかの P バリアントは、直接対応するものよりもオンダイ グラフィック ユニットが削減されています (24 個の実行ユニットではなく 12 個の実行ユニットが有効)。下の表を参照してください。対照的に、Ivy Bridge CPU では、P サフィックスは、オンダイ ビデオ チップセットが完全に無効になっている CPU に使用されていました。

その他の機能強化には、 Thunderbolt 3.0、シリアルATA Express、Direct3D機能レベル12_1を備えたIris Proグラフィックス、特定のSKUで 最大128 MBのL4 eDRAMキャッシュが含まれます。^[56] SkylakeシリーズのプロセッサはVGAサポートを廃止しましたが、^[57] HDMI 1.4、DisplayPort 1.2、またはEmbedded DisplayPort（eDP）インターフェイスを介して接続された最大3台のモニターをサポートします。^[58] HDMI 2.0（4K @60 Hz）は、IntelのAlpine Ridge Thunderboltコントローラーを搭載したマザーボードでのみサポートされます。^[59]

Skylakeの命令セットの変更には、Intel MPX（メモリ保護拡張機能）とIntel SGX （ソフトウェアガード拡張機能）が含まれます。将来のXeonバリアントには、 Advanced Vector Extensions 3.2（AVX-512F）も搭載される予定です。^{[3] [4]}

Skylakeベースのノートパソコンは、充電にRezenceと呼ばれる無線技術を使用し、周辺機器との通信には他の無線技術を使用すると予測されていました。多くの大手PCベンダーがSkylakeベースのノートパソコンでこの技術を使用することに同意しましたが、2019年時点でこの技術を搭載したノートパソコンはリリースされていません。^{[60] [61]}

SkylakeのSバリアントの統合GPUは、Windows上でDirectX  12機能レベル12_1、 最新のWindows 10ドライバアップデートによるOpenGL 4.6 ^[62] (LinuxではOpenGL 4.5 ^[63] )、OpenCL  3.0標準をサポートしています。Quick Syncビデオエンジンには、VP9（GPUアクセラレーションデコードのみ）、VP8、HEVC （ハードウェアアクセラレーション8ビットエンコード/デコード、GPUアクセラレーション10ビットデコード）のサポートが含まれており、最大4096  ×  2048の解像度をサポートしています。^{[64] [65] [66]}

インテルは、ロック解除された（オーバークロック可能な）モバイルSkylake CPUもリリースしました。^[67]

以前の世代とは異なり、Skylake ベースの Xeon E3 は、同じソケットをサポートするデスクトップ チップセットでは動作しなくなり、動作するには C232 または C236 チップセットのいずれかが必要になります。

Intel は Skylake 以降、クライアント プラットフォーム チップセットから IDE モード (SATA コントローラー) と EHCI コントローラーを削除しました。

特定の命令の組み合わせを使用した短いループは、ハイパースレッディングを備えたCPUで予期しないシステム動作を引き起こす可能性があります。この問題を修正するためにマイクロコードの更新がリリースされました。^[68]

SkylakeはSpectre攻撃に対して脆弱です。^[69] 実際、Skylakeは間接分岐だけでなく、戻り予測スタックのアンダーフロー時にも間接分岐投機を使用するため、他のプロセッサよりも脆弱です。

スピンロック 命令のレイテンシPAUSEが大幅に増加した（通常の10サイクルからSkylakeでは141サイクルに増加）ため、一時停止命令を使用する古いプログラムやライブラリでパフォーマンスの問題が発生する可能性があります。^[70] Intelは、レイテンシの増加を電力効率を向上させる機能として文書化しています。^[71]

• フロントエンドの改善、アウトオブオーダーバッファの深化、実行ユニットの改善、実行ユニットの増加（第3ベクトル整数ALU（VALU））、合計5つのALU、ロード/ストア帯域幅の拡大、ハイパースレッディングの改善（より広いリタイアメント）、AES-GCMとAES-CBCの速度向上（それぞれ17%と33%）。^{[72] [73]}
• デフォルトのメインストリーム構成として最大4コア^[74]、Xシリーズでは最大18コア
• AVX-512 : XeonスケーラブルおよびWバリアントのF、CD、VL、BW、DQ（Xeon E3は除く）^[3]
• Intel メモリ保護拡張機能(MPX)
• インテルソフトウェア ガード エクステンション(SGX)
• インテルスピードシフト^[75]
• 再注文バッファの拡大（192 から 224 エントリに増加）
• L1 キャッシュサイズは、コアあたり32 KB の命令キャッシュと 32 KB のデータ キャッシュで変更ありません。
• L2キャッシュは8ウェイから4ウェイセットアソシエイティブに変更された^[76]
• 電圧レギュレータモジュール（FIVR）がマザーボードに戻されました
• Intelプロセッサトレースの機能強化：CYCパケット（サイクル精度モード）によるきめ細かいタイミングと、命令ポインタ（IP）アドレスフィルタリングのサポート。^[77]
• 特定のSKUでは64～128 MBのL4 eDRAMキャッシュ

• Skylakeの統合Gen9 GPUは、機能レベル12_1でDirect3D 12をサポートしています^{[6] [78] [79]}
• 完全固定機能HEVCメイン/8ビットエンコード/デコードアクセラレーション。ハイブリッド/部分的HEVCメイン10/10ビットデコードアクセラレーション。最大16,000×16,000ピクセルの解像度のJPEGエンコードアクセラレーション。部分的VP9エンコード/デコードアクセラレーション。^[80]

• 主流のデスクトップ プロセッサ用のLGA 1151ソケットと、愛好家向けゲーム/ワークステーション X シリーズ プロセッサ用のLGA 2066ソケット
• 100シリーズチップセット（サンライズポイント）^[81]
• XシリーズはX299シリーズチップセットを採用
• DMI 3.0 ( DMI 2.0より)
• 主流のバリアントではDDR3L SDRAMとDDR4 SDRAMの両方をサポートし、カスタムUniDIMM SO-DIMMフォームファクタ^{[74] [ 82] [83]を使用して、} LGA 1151バリアントで最大64  GBのRAMを搭載しています。通常のDDR3メモリも、Intelが公式にサポートしていないにもかかわらず、特定のマザーボードベンダーによってサポートされています。^{[84] [85]}
• CPU から 16 個のPCI Express 3.0 レーン、PCH (LGA 1151) から 20 個のPCI Express 3.0 レーン、Skylake-X 用 44 個のPCI Express 3.0 レーンをサポート
• Thunderbolt 3のサポート（Alpine Ridge）^[86]

• 熱設計電力（TDP）最大95W（LGA 1151）、最大165W（LGA 2066）^[87]
• 14nm製造プロセス^[88]

Skylakeプロセッサは、Y、U、H、S、X、W、SPの7つの主要ファミリで製造されています。各ファミリには複数の構成が用意されています。^[52]

主流のデスクトップ Skylake CPU の共通機能:

• DMI 3.0およびPCIe 3.0インターフェース
• デュアルチャネルメモリのサポートは、以下の構成で行われます: DDR3L-1600 1.35 V (最大32 GB) または DDR4-2133 1.2 V (最大64 GB)。DDR3は、一部のマザーボードベンダーを通じて非公式にサポートされています^{[89] [90] [91]}
• 16 PCIe 3.0レーン
• CoreブランドのプロセッサはAVX2命令セットをサポートしています。CeleronおよびPentiumブランドのプロセッサはSSE4.1/4.2のみをサポートしています。
• 350 MHz ベースグラフィッククロックレート

高性能 Skylake-X CPU の共通機能:

• AVX2命令セットに加えて、AVX-512命令もサポートしています。
• iGPU（統合グラフィックプロセッサ）が内蔵されていない
• 8コア以上のCPU（7820X、7900X、7920X、7940X、7960X、7980XE、および第9世代のすべてのチップ）で最大2/4スレッドのワークロードに対応するTurbo Boost Maxテクノロジー3.0 ^[93]
• 異なるキャッシュ階層（クライアントの Skylake CPU や以前のアーキテクチャと比較した場合）

• Xeonとして販売
• C621チップセットを使用
• Xeon W-3175Xは、2023年にSapphire Rapids-WS Xeon CPUが導入されるまで、オーバークロック用に乗数が公式にロック解除された唯一のXeonでした。^[99]

モバイルワークステーションプロセッサについては、サーバープロセッサを参照してください。

• すべてのモデルは、MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSSE3、SSE4.1、SSE4.2、AVX、AVX2、AVX-512、FMA3、MPX、拡張版 Intel SpeedStepテクノロジー (EIST)、Intel 64、XD ビット ( NX ビット実装)、Intel VT-x、Intel VT-d、ターボ ブースト(W-2102 と W-2104 を除く)、ハイパースレッディング(W-2102 と W-2104 を除く)、AES-NI、Intel TSX-NI、スマート キャッシュをサポートします。
• PCI Expressレーン: 48
• 最大 8 つの DIMM の DDR4 メモリ (最大 512 GB) をサポートします。

E3 シリーズのサーバー チップはすべて、システム バス 9 GT/s、最大メモリ帯域幅 34.1 GB /s のデュアル チャネル メモリで構成されています。前モデルとは異なり、Skylake Xeon CPU の動作には C230 シリーズ (C232/C236) または C240 シリーズ (C242/C246) のチップセットが必要で、統合グラフィックスは C236 および C246 チップセットでのみ動作します。モバイル版では、CM230 および CM240 シリーズのチップセットが使用されます。

• Xeon Platinum は最大 8 つのソケットをサポートします。Xeon Gold は最大 4 つのソケットをサポートします。Xeon Silver および Bronze は最大 2 つのソケットをサポートします。
  • −M:非−M SKUの場合、ソケットあたり 768 GB RAM ではなく 1536 GB RAM
  • −F: 統合されたOmniPathファブリック
  • −T: 高い耐熱性と拡張された信頼性
• CPU ソケットあたり最大 12 個のDIMMのDDR4メモリをサポートします。
• Xeon Platinum、Gold 61XX、および Gold 5122 には、コアごとに 2つのAVX-512 FMA ユニットがあります。Xeon Gold 51XX (5122 を除く)、Silver、および Bronze には、コアごとに 1 つのAVX-512 FMA ユニットがあります。

• Xeon Bronze 31XX には HT または Turbo Boost のサポートはありません。
• Xeon Bronze 31XX は DDR4-2133 MHz RAM をサポートします。Xeon Silver 41XX は DDR4-2400 MHz RAM をサポートします。
• Xeon Bronze 31XX および Xeon Silver 41XX は、9.6 GT/s で 2 つの UPI リンクをサポートします。

• Xeon Gold 51XX および F SKU には、10.4 GT/s の UPI が 2 つあります。Xeon Gold 61XX には、10.4 GT/s の UPI が 3 つあります。
• Xeon Gold 51XX は DDR4-2400 MHz RAM をサポートします (5122 を除く)。Xeon Gold 5122 および 61XX は DDR4-2666 MHz RAM をサポートします。

• 
  Intel Skylake Xeon ゴールド プロセッサ
• 
  Intel Skylake Xeon Gold プロセッサ、デリッド付き
• 
  ダイショット

• Xeon Platinum 非 F SKU には 10.4 GT/s の UPI が 3 つあります。Xeon Platinum F SKU には 10.4 GT/s の UPI が 2 つあります。
• Xeon Platinum は DDR4-2666 MHz RAM をサポートします。

• Intel CPU マイクロアーキテクチャの一覧

• Ung, Gordon (2015 年 8 月 18 日)。「Intel Skylake CPU の詳細が明らかに: より高速で電力効率の高いこれらのチップは、3 台の 4K モニターを駆動することもできます」。PC ワールド。
• Shields, Anne (2015 年 9 月 19 日)。「Intel の Skylake は PC 市場の新たな生命線か?」Yahoo Finance。
• 「第 10 世代以前の Intel プロセッサー グラフィックスのグラフィックス ドライバー サポート アップデート」。Intel サポート。2022 年 12 月 30 日。