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ISA(命令セットアーキテクチャ)とは ソフトがCPUに出す命令の「語彙と文法」

ISAは、CPUが理解する命令の種類と書き方を定めた決まりです。英アームの2026年7〜9月期には、アームの体系に沿うチップが顧客から100億個超出荷され、前年同期より15億個増えました。

ポイント
  • ISA(Instruction Set Architecture)は、CPUとソフトウェアの間の約束ごとです。足し算、データの読み書き、分岐などの命令を決めます。
  • 同じISAなら、CPUの中の作りが違っても同じソフトが動きます。ISAと回路の設計(マイクロアーキテクチャ)は別のものです。
  • アームは、ISAだけを使う権利と、完成したCPUの設計図の両方を他社に貸しています。
  • アームの7〜9月期のロイヤルティー収入は6億7,000万ドルでした。

ISAは、ソフトウェアがCPUに仕事を頼むときの「語彙と文法」にあたります。どんな命令があり、命令を何ビットの数字で表し、計算の途中の値をどこに置くか(レジスター)を決めています。コンパイラーと呼ぶ道具が、人の書いたプログラムをISAに沿った機械の命令に直し、CPUはそれを1つずつ実行します。

ISAとCPUの設計は別のもの

ISAは「何ができるか」の決まりで、「どう実現するか」は決めていません。命令をいくつ同時に処理するか、記憶の回路をどれだけ持つか、どこまで先読みして動くかといった中身の設計は、マイクロアーキテクチャと呼びます。インテルとAMDのCPUは、どちらもx86のISAに沿いながら、中身の設計は別々です。このため同じソフトが両方で動きます。

ISAとマイクロアーキテクチャの違い
項目ISAマイクロアーキテクチャ
決めること命令の種類、形、レジスター回路の並べ方、同時に処理する数、記憶の回路
例x86、Armv9、RISC-VアームのCortexやNeoverseのコア、各社の独自のコア
変わるとソフトの作り直しが要る同じソフトのまま速さや電力が変わる

命令を足す拡張

ISAは一度決めて終わりではなく、新しい命令を足して育ちます。たくさんのデータに同じ計算をまとめてかけるベクトルの命令や、AIの行列の計算の命令がその例です。アームは「Armv8」「Armv9」のように版を重ね、インテルとAMDもx86に命令を足してきました。インテルとAMDは2024年10月、x86の互換性を保つため、ブロードコムやマイクロソフトなどと助言の会を作っています。

公開のISAであるRISC-Vは、基本の命令を小さく保ち、拡張を選んで足す形を取ります。会社が独自の命令を加えることも認めています。

ISAを貸す契約

アームは、2つの形で他社に使わせています。1つは、アームが設計したCPUの設計図(コア)をそのまま使わせる形です。もう1つは、ISAだけを使う権利を与え、中身のCPUは顧客が自分で設計する形です。アップルやクアルコムは、アームのISAに沿いながら自社で設計したCPUを使っています。どちらの形でも、チップが売れるたびにアームにロイヤルティーが入ります。

アームの7〜9月期の売上は14億4,000万ドルで、前年同期比27%増えました。顧客が報告した、アームの体系に沿うチップの出荷は100億個を超え、前年同期より15億個増えました。データセンター向けのロイヤルティーは前年同期の2倍になりました。会社は、Armv9と、設計図を一まとめにした「CSS」を、製品の移り変わりの土台に挙げています。

アームの2026年7〜9月期
項目数字
売上14億4,000万ドル
ロイヤルティー収入6億7,000万ドル
アームの体系のチップの出荷100億個超

関連する用語

  • x86・Arm・RISC-V:代表的な3つのISA。
  • コンパイラー:プログラムをISAに沿った機械の命令に直す道具。
  • IPコア:CPUなどの回路の設計図。ISAに沿って作られる。

アームのサーバー向けの設計図「Neoverse CSS N4」は、前の世代よりソケットあたりの性能が最大2倍になると会社は説明しています。

この記事は公開資料をもとに作成しています。売買をすすめるものではありません。誤りを見つけたら訂正します(編集方針)。

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