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Sandy Bridgeマイクロアーキテクチャ(LGA 1155版)

2011年1月に登場したSandy Bridgeマイクロアーキテクチャ(LGA 1155版)。プロセスは32nmで、前世代プラットフォームのNehalemマイクロアーキテクチャよりも低消費電力化がされています。CPUブランドは第2世代インテルCore i7 / i5 / i3という扱いで、それぞれ2000番台のプロセッサナンバー。内蔵グラフィックが初めてコアレベルで統合化されて強化。(インテルHDグラフィックス 3000 / 2000)

開発コード名: ファミリー コア数 プロセス
Sandy Bridge
2011年1月~
Core i7 2600~2700番台 4コア/8スレッド 32nm
Core i5 2300~2500番台 4コア/4スレッド
Core i3 2100番台 2コア/4スレッド

【2011年~2012年まで主流】

LGA 1155版

Sandy Bridgeの基本設計を解説Sandy BridgeのCPUには「PCI Expressコントローラ」と「メモリコントローラ」を内蔵してあり、グラフィックカードやメモリにCPUが直接アクセスできます。※これは前世代のNehalem(LGA 1156版・Clarkdaleと同様です。

図ではチップセットH67におけるデスクトップPCの構成で解説。メモリは前世代に引き続きDDR3-1333を採用。メモリはDDR3-1333のデュアルチャンネル(帯域21.3GB/s)に対応。

主な特長

LGA 1155版はPCI Express 2.0が16レーンなので、Cross Fire XやSLIといったデュアル・グラフィックを採用しても「16レーン×2」のフルレーン動作ができません。

DMIバス帯域が前世代の2倍

CPUとチップセットをつなぐDMIバス帯域が前世代(Nehalem)の2倍に拡張。第2世代DMIとなっており、転送速度が前世代の2倍(20Gbps)。

SATA 3.0 規格(6Gbps)のネイティブ・サポート

SATA 3.0規格に対応したので、SSDなど6Gbps(600MB/s)の高速ストレージにネイティブ対応。前プラットフォームのNehalemでは、PCI-Eブリッジと外部コントローラの追加でSATA 3.0に対応する自作用マザーボードが存在していましたが、Sandy Bridgeからはチップセットレベルで対応しています。
※H67 Expressチップセットの仕様では、SATA 3.0規格(6Gbps)が2ポートまで対応。

PCI Express 2.0の転送速度を底上げ

SandyBridgeでは、PCI Express 2.0×1が5Gbps(500MB/s)に底上げされました。(前世代であるNehalemでは2.5Gbps(250MB/s)転送)。SandyBridgeのチップセットにまだUSB3.0コントローラを搭載していませんが、USB3.0拡張カードの追加で対応できます。そこでPCI Express 2.0×1が5Gbpsに底上げしたので、転送速度のボトルネックから解放されました。(※USB3.0の転送速度は理論値5Gbps)

CPUコアとGPUコアの統合化(インテルHDグラフィックス 3000 / 2000)

引き続き、内蔵グラフィックは「インテルHDグラフィック」ですが、2世代目となり、HDグラフィックス 3000およびHDグラフィックス 2000となっています。内蔵グラフィックでは「CPUコアとの完全統合化」が、前世代との大きな違いです。前世代は、CPUパッケージ内に内蔵グラフィック(GPU)が同梱されているだけで、CPUコアとは分離していました。

SandyBridge仕様のCPU。XPS 8100のレビュー
インテル HD グラフィックスにより、グラフィックカードを搭載しなくてもブルーレイなどのHDコンテンツを再生するグラフィック性能を持ちます。しかし、前世代のNehalemでは、Core i7には非搭載でしたが、Sandy BridgeではCore i7を含め、ほとんどのCPUファミリーにHD グラフィックスを内蔵しています。CPUとHD グラフィックスが統合関係にあるため、前世代よりも性能が向上しています。

機能も強化され、HDグラフィックス 3000および、HDグラフィックス 2000となっています。 実行ユニット数は、HDグラフィックス 3000が12基,2000は6基。 インテル サイトでは「前世代のインテル HD グラフィックスよりも最大3倍以上のパフォーマンス」と公称しています。 当時のローエンド・グラフィックカードに近い性能があり、フルHDコンテンツでは益々安定した動作が期待できます。(HDグラフィックス 3000なら、RADEON HD 5450のグラフィックカードとほぼ同等らしい。)
「中途半端なグラフィックカードを搭載するくらいなら、無理して搭載しなくてもいい」かもしれません。それでもグラフィックカードを搭載すれば、CPUの負担は軽減できるので、考え方はユーザー次第です。依然、本格ゲーム用にはスペック不足です。

キャッシュメモリには新たにLLC(Last Level Cache)が採用され、CPUとHD グラフィックスが共有して処理を高速化しています。 LLCは従来の3次キャッシュに相当するものです。 Sandy BridgeのHDグラフィックスは、Direct 10.1、HDMI1.4に対応したので3D映像の出力が可能。

動画再生支援にQuick Sync Video

SandyBridgeのインテルHD グラフィックスでは、動画再生支援にQuick Sync Videoが備わっています。動画編集ではデコードとエンコードの処理が機能強化されています。※「MPEG-2、H.264、MPEG-4 AVC、VC1」のデコードをハードウェア処理。 「MPEG-2、H.264、MPEG-4 AVCのエンコード」をハードウェア処理。
さらに処理エンジンである「マルチフォーマットコーデック」を大幅強化。ただ、Quick Sync Videoが利用できるのはHDグラフィックが有効時の時のみで、グラフィックカードを使用しているときは、Intel Quick Sync Video は機能しません。

キャッシュメモリの新構築

前世代では各コアが共有する3次キャッシュでしたが、新構築され、LLC(Last Level Cashe)を採用しています。リングバスによるキャッシュ接続なので高速なデータ帯域を実現。ショートカットが可能なため、一般的なリングバスよりもムダのない構造です。このLLCは、CPUコアと内蔵GPUが共有して使うことができます。 (CPUは3次キャッシュとして使い、残った分を内蔵GPUが2次キャッシュとして使います。 )

新・拡張命令のIntel AVX

これまでのプラットフォームでは拡張命令にSSEが採用されていましたが、Sandy BridgeではAVXを新たにサポート。(Windows 7 SP1からサポート)。AVXではベクトル幅を256bitに拡張。(SSEでは128bit)。ソフトウエアがAVXの拡張命令に対応していれば高速化されます。従来の命令でもパフォーマンスアップがみられ、浮動小数点演算で約23%アップというレポートがあります。
また、Sandy Bridgeの一部CPUには暗号処理高速化命令(AES-NI)も導入されています。

ターボ・ブースト・テクノロジー2.0

2008年、Nehalemマイクロアーキテクチャから採用されたターボ・ブースト・テクノロジーは、自動でクロック数(動作周波数)を上げる機能。マルチコアに対応していないシングル・スレッドでも処理を高速化します。
マルチコアが効率的でないと判断されたときは、一部のコアをOFFにして、残った一部のコアのクロック数を上げます。一見、オーバークロックのように思えますが、定格内のクロックアップなので消費電力や発熱のリスクがほとんどありません。

そしてSandy Bridgeからはターボ・ブースト ~2.0とバージョンアップ。ターボ・ブースト~ 2.0の進化ポイントは、CPUとHDグラフィックスの統合により、両方がクロックアップすることです。(前世代、Nehalemマイクロアーキテクチャでは、クロックアップするならCPUかHDグラフィックスのどちらかでした。)

ターボ・ブースト2.0
クロックアップの仕組みは各CPUに定められた倍率を変えることです。ターボ・ブースト機能は電流や電力はもちろん、温度を監視した上で倍率を変化させています。電流の量が基準を超えた場合、上昇させた倍率を下げて熱暴走を回避させます。これが従来からあるターボ・ブーストです。しかし、電流量が基準を超えてもすぐに熱が上昇するわけではありません。ターボ・ブースト~ 2.0ではそのタイムラグを利用し、すぐには倍率を下げません。これが倍率上限を少しでも長く持たせる仕組みで、いわゆる「踏ん張り機能」が追加されています。

※Core i3では下位のためにターボ・ブースト・テクノロジー2.0が省かれています。

第2世代インテル Core i7-2000番台

2世代のCore i7は、4コア実装のクアッドコア。HTテクノロジーで8スレッド動作。 3次キャッシュ(LLC)は8MB。ターボ・ブースト2.0(略:TB)搭載。 末尾のKはオーバークロック向け倍率ロックフリー。末尾のSは低消費電力版、末尾のTは超低電力版。 ※TB=ターボ ブースト テクノロジーの略。
ファミリー コア数と
スレッド数
クロック
(TB最大時)
3次
キャッシュ
内蔵GPU(最大時) システムバス
(DMI)
プロセス
Core i7 2700K 4コア/
8スレッド
3.5GHz
(3.9GHz)
8MB HDグラフィックス 3000
(1,350MHz)
5.0GT/s 32nm
Core i7 2600K 4コア/
8スレッド
3.4GHz
(3.8GHz)
8MB HDグラフィックス 3000
(1,350MHz)
Core i7 2600 4コア
/8スレッド
3.4GHz
(3.8GHz)
8MB HDグラフィックス 2000
(1,350MHz)
Core i7 2600s 4コア/
8スレッド
2.8GHz
(3.8GHz)
8MB HDグラフィックス 2000
(1,100MHz)

第2世代インテル Core i5-2000番台

2世代のCore i5は、ほとんどが4コア実装のクアッドコア。HTテクノロジー非搭載。3次キャッシュ(LLC)はほとんどが6MB。ターボ・ブースト2.0(略:TB)搭載。
ファミリー コア数とスレッド数 クロック
(TB最大時)
3次
キャッシュ
内蔵GPU
(最大時)
システムバス
(DMI)
プロセス
Core i5 2550K 4コア/
4スレッド
3.4GHz
(3.8GHz)
6MB

なし

5.0GT/s 32nm
Core i5 2500K 4コア/
4スレッド
3.3GHz
(3.7GHz)
6MB HDグラフィックス 3000
(1,100MHz)
Core i5 2405S 4コア/
4スレッド
2.5GHz
(3.3GHz)
6MB HDグラフィックス 3000
(1,100MHz)
Core i5 2500 4コア/
4スレッド
3.3GHz
(3.7GHz)
6MB HDグラフィックス 2000
(1,100MHz)
Core i5 2500S 4コア/
4スレッド
2.7GHz
(3.7GHz)
6MB HDグラフィックス 2000
(1,100MHz)
Core i5 2500T 4コア/
4スレッド
2.3GHz
(3.3GHz)
6MB HDグラフィックス 2000
(1,250MHz)
Core i5 2405S 4コア/
4スレッド
2.5GHz
(3.3GHz)
6MB HDグラフィックス 3000
(1,250MHz)
Core i5 2400 4コア/
4スレッド
3.1GHz
(3.4GHz)
6MB HDグラフィックス 2000
(1,100MHz)
Core i5 2400S 4コア/
4スレッド
2.5GHz
(3.3GHz)
6MB HDグラフィックス 2000
(1,100MHz)
Core i5 2300 4コア/
4スレッド
2.8GHz
(3.1GHz)
6MB HDグラフィックス 2000
(1,100MHz)
Core i5 2310 4コア/
4スレッド
2.9GHz
(3.2GHz)
6MB HDグラフィックス 2000
(1,100MHz)
Core i5 2320 4コア/
4スレッド
3.0GHz
(3.3GHz)
6MB HDグラフィックス 2000
(1,100MHz)

第2世代インテル Core i3-2000番台

2世代のCore i3は、2コア実装のデュアルコア。HTテクノロジーで4スレッド動作。3次キャッシュ(LLC)は3MB。ターボ・ブースト2.0(略:TB)は無し。
ファミリー コア数とスレッド数 クロック
(TB最大時)
3次
キャッシュ
内蔵GPU
(最大時)
システムバス
(DMI)
プロセス
Core i3 2130 2コア/
4スレッド
3.4GHz
(-GHz)
3MB HDグラフィックス 2000
(1,100MHz)
5.0GT/s 32nm
Core i3 2125 2コア/
4スレッド
3.3GHz
(-GHz)
3MB HDグラフィックス 3000
(1,100MHz)
Core i3 2105 2コア/
4スレッド
3.1GHz
(-GHz)
3MB HDグラフィックス 3000
(1,100MHz)
Core i3 2120 2コア/
4スレッド
3.3GHz
(-GHz)
3MB HDグラフィックス 2000
(1,100MHz)
Core i3 2100 2コア/
4スレッド
3.1GHz
(-GHz)
3MB HDグラフィックス 2000
(1,100MHz)
Core i3 2100T 2コア/
4スレッド
2.5GHz
(-GHz)
3MB HDグラフィックス 2000
(1,100MHz)

TDP (熱設計電力)

メインストリームの上位CPUではTDP 95Wで、その省電力版であるSシリーズが65W。Tシリーズは超省電力版であり、35~45W。SシリーズおよびTシリーズは一体型パソコンで使われている。下位のPentium 、Celeron では通常版でも省電力版なみ。

末尾のアルファベット
(サフィックス)
TDP
無し:通常版
K:倍率ロックフリー
(オーバークロック可能)
S:省電力版
T:超省電力版
Core i7-2600、2600K、2700K
Core i5 2300、2500、2500K
95W
Core i7-2600S
Core i5-2500S、2400S
Core i3-2120
Pentium G620、Celeron G540
65W
Core i5-2500T 45W
Core i3-2100T、Core i5-2390T
Pentium G620T、Celeron G530T
35W

Sandy Bridge(LGA 1155版)世代のチップセット~Intel 6シリーズ

Intel 6シリーズ Z68 P67 H67 H61
Kシリーズの倍率上限解除 × ×
内蔵グラフィックによるモニタ出力 ×
Quick Sync Video ×
インテル スマート・レスポンス・テクノロジー(ISRT) × × ×
SATA3.0 インターフェース数 2 2 2 0
SATA2.5 インターフェース数 4 4 4 4
RAID機能 ×

P67とH67の要素を掛け合わせたチップセットが、Z68。そしてIntel 6シリーズではZ68のみがインテル スマート・レスポンス・テクノロジー(ISRT)に対応しています。インテル スマート・レスポンス・テクノロジー(ISRT)とは、インテル ラピッド・ストレージ・テクノロジー(IRST)の追加機能であり、SSDとHDDの2台を活用する技術です。 SSDをHDDのキャッシュとして使用することでシステムの読み込みを高速化します。システムデータそのものはHDDに保存されていますので、SSDの容量の少なさを心配することがありません。

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