仮想化に適しているかどうかが鍵

「CISC」「RISC」プロセッサの違いを比較　エッジのIoTで使うならどっち？

コンピュータの命令セットアーキテクチャ（ISA）として「CISC」と「RISC」がある。これらはそれぞれ一長一短がある。エッジで使用するIoTデバイスにはどちらのプロセッサが適しているのだろうか。

公開 2019年12月02日 05時04分

更新 2019年12月02日 05時48分

著者

Stephen J. Bigelow

[TechTarget]

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　コンピューティング（処理）機能がオンプレミスのデータセンターやクラウドからデータの発生元に近いエッジに移動しつつある。エッジで本格的な処理をするとなれば、サーバなどのデバイスの仮想化も検討する必要がある。ただしエッジのデバイスを仮想化するには、固有の難しさがある。

　データセンターでは仮想環境の構築のために汎用（はんよう）のハイエンドプロセッサを搭載したサーバを導入しているケースが一般的だ。だがエッジに同様のサーバを設置することはほとんどない。

　エッジにはIoT（モノのインターネット）としてネットワークに接続するセンサーや専用デバイスがある。データを収集するこれらのデバイスのデータを収集するサーバには、ネットワークトラフィックが集中する。こうしたエッジの要件を満たすには、Armの設計したアーキテクチャをはじめとする、定評ある「RISC」（Reduced Instruction Set Computing：縮小命令セットコンピュータ）のアーキテクチャに基づくプロセッサが求められる。

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　RISCプロセッサを搭載したエッジサーバを仮想化するには、採用するハイパーバイザーがRISCのアーキテクチャに基づいたものでなければならない。サーバ仮想化ソフトウェアを提供するVMwareは、エッジコンピューティングの初期段階におけるこうしたニーズに対し、ハイパーバイザー「VMware ESXi」をArmアーキテクチャのプロセッサで動作できるようにし、そのためのデモ環境を構築している。

　命令を単純化することを志向したRISCプロセッサは、本来は仮想化には適していない。だがエッジ環境を仮想化するためには、現実的にはRISCプロセッサ環境を仮想化できなければならない。

CISCプロセッサとRISCプロセッサを比較

　企業のデータセンターで稼働しているサーバが搭載するプロセッサは、一般的に「CISC」（Complex Instruction Set Computing：複合命令セットコンピュータ）のアーキテクチャを採用している。CISCプロセッサは、1つの命令で複数の処理を同時に実行するなど、複雑かつ高度な処理のために設計されている。

　CISCプロセッサは処理能力を向上させるために構造が複雑になる。ハイエンドのCISCプロセッサは数億個ものトランジスタを搭載する場合があり、トランジスタの数が増えればそれだけ消費電力が増える。

　IoTで使われるような特定のタスクの処理では、CISCプロセッサは平凡なパフォーマンスにとどまる場合がある。CISCプロセッサは複雑化する分、処理のレイテンシ（遅延）が避けられないためだ。IoTに限らず、簡易的な処理、あるいは特定のタスク専用の処理においては、CISCプロセッサの高度な処理に適した設計が無駄になる可能性がある。こうした処理においてはシンプルな設計であるRISCプロセッサが適している。

　RISCプロセッサベンダーは必要のないコマンドや機能を排除することで、プロセッサのトランジスタ数を大幅に減らしている。シンプルな設計にすることで、結果的に特定のタスクの処理においてはパフォーマンスを向上させることができる、同時に消費電力の削減も実現している。

エッジサーバの仮想化

　エッジにCISCプロセッサを搭載したサーバを置いて、エッジデバイスのデータ集約とデータ処理の役割を持たせることも可能だ。だがそれよりはIoT向けのネットワークやセキュリティの機能を搭載した専用アプライアンスを必要に応じて導入し、IoTデバイスと接続させた方がエッジ環境には適していると言える。

　IoTデバイスは、それ自体で独立したコンピュータとして動作する機能を搭載していることがほとんどだ。自らのバッテリーで稼働するために低消費電力に設計され、動作するソフトウェアは限定されている。こうした特性を考慮すると、エッジにおけるIoTデバイスが、CISCプロセッサの複雑なアーキテクチャを必要とするとは考えられない。

　エッジ環境を仮想化すれば、ハードウェアに多用途性と管理の効率性をもたらす。RISCプロセッサを搭載したデバイスを仮想化することで、運用可能なインフラの選択肢が広がり、それらのインフラにおいて相互運用性を確保できる。仮想環境向けの管理ツールは、仮想化したIoTデバイスを可視化し、従来のデータセンター向けと同様の監視・管理機能を実装するようになるだろう。

　現状は、ほとんどのハイパーバイザーはCISCプロセッサをベースにして設計されている。そのためRISCプロセッサベースのデバイスを仮想化するのは、まだ現実的ではない。

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