ARMとIntelプロセッサ徹底比較：どちらを選ぶべきか？

現在、私たちが日常的に使うコンピューティングデバイスのほとんどは、Intelプロセッサに代表されるx86設計か、スマートフォンやタブレットに搭載されているARM（Advanced RISC Machine）設計のCPUを採用しています。さらに近年では、ARM CPUを搭載したノートパソコンも急速に普及しつつあります。

つまり今日では、IntelやAMD製プロセッサ（x86）を搭載したPCを選ぶことも、ARMプロセッサを搭載したデバイスを選ぶことも可能です。では、ARMとIntelプロセッサ、果たしてどちらが優れているのでしょうか？

ARMとIntel：異なる起源

現代のIntel製およびARMベースのCPUは、その技術のルーツを1980年代前半に市場に登場した初期のコンピュータ用チップまで遡ることができます。具体的には、Acorn Computers社の「BBC Micro」と、初代IBM PCに搭載された「Intel 8088」です。この2つのチップが、現代における2大CPU設計への道を切り開きました。

重要なのは、両者はそれぞれ独立した進化の道を歩んできたものの、現代において私たちがこれらのCPUを利用する目的においては収束しているという点です。

RISCとCISCの違い

内部構造のレベルで見ると、Intel製CPUとARMベースCPUの最大の違いは、各デバイスが理解する命令の種類にあります。ARMベースのCPUはRISC（Reduced Instruction Set Computer：縮小命令セットコンピュータ）方式であり、一方IntelのCPUはCISC（Complex Instruction Set Computer：複合命令セットコンピュータ）方式です。RISCとCISCは、プロセッサが処理を行う方法が根本的に異なります。Intel（およびAMD）のCPUは、「x86」と呼ばれるCISC命令セットを使用しています。

両者の長所と短所の多くは、RISCデバイスが短くシンプルで均一な長さの命令を処理するのに対し、CISCデバイスは多数の命令を1つの長く複雑な命令にまとめて一度に処理するという違いに起因しています。

ソフトウェア互換性

IntelプロセッサはARMコードを理解できず、逆もまた同様です。そのため、OSやソフトウェアは特定のタイプのプロセッサ向けに個別に開発される必要があります。

あるタイプのCPU向けに作られたソフトウェアを別のタイプで動かすことは技術的には可能ですが、通常は大幅な性能低下と非効率性という代償を伴います。

例外となるのがAppleの「Rosetta 2」というコード変換ソフトウェアです。Appleの独自設計ARM CPUはRosetta 2を前提として特別に設計されており、IntelベースMac向けに開発されたソフトウェアをほぼシームレスに実行できます。完璧ではありませんが、Rosetta 2による性能低下は非常に小さくなっています。

より典型的な例としては、MicrosoftのARMベースSurfaceデバイスが挙げられます。エミュレーション経由でx86コードを実行しようとすると、性能への影響があまりに大きく、ソフトウェアが実用にならないケースもあります。

消費電力

ARMベースCPUがIntelをはじめとするx86プロセッサに対して持つ最大のアドバンテージは、消費電力の少なさです。RISCアプローチとARM設計ならではの革新性により、驚異的に省電力なCPUが実現されています。これこそが、ARMがスマートフォンやタブレット市場を支配してきた理由です。

だからこそ、スマートフォンは24時間以上の駆動が可能であり、一方でより大容量バッテリーを搭載したIntel製ノートPCでも、運が良ければ数時間しか持たないということが起こるのです。もちろん、M1 Macを選べば、映画再生で約20時間近い駆動時間を得られます。ノートPCとしては非常に印象的な数字です。

純粋な性能

消費電力を考慮から外し、コンセントに接続した状態での性能を比較すると、Intelをはじめとするx86 CISCプロセッサは、ARMベースのRISC CPUを大きく上回ります。

しかし、スマートフォンやタブレットの普及によりARM CPU開発に多額の投資が行われているため、ARM CPUの性能は世代ごとに飛躍的に向上し続けています。

現在ではミドルレンジのスマートフォンでも、コンピューティング性能の面で「十分に使える」水準を超えており、ユーザーの日常的なニーズを満たすのに十分なパワーを持っています。

ワットあたりの性能

視点を変えて、ARM CPUが消費する1ワットあたりでどれだけの仕事ができるかに注目すると、x86のIntel CPUにとって状況は決して楽観できるものではありません。Intelなどの企業も省電力モデルの開発に力を注いでいますが、依然として差は存在します。

上記の比較を見てみましょう。Intel i7-9750Hの熱設計電力（TDP）は45Wであるのに対し、Snapdragon 888は10Wです。それにもかかわらず、888はベンチマーク性能でi7に迫る結果を出しています。

すべてのコアを稼働させた状態でも、ARM CPUはハイエンドノートPC向けIntel CPUのスコアの75%に達します。しかもARM CPUにはアクティブ冷却装置がなく、スマートフォン内部に収められていることを考慮すれば、アクティブ冷却を備えTDPが4倍以上ある大型ノートPCがわずかな性能優位しか確保できないという事実は、両技術間のワットあたり性能差を如実に示しています。

コアの非対称性

ARM陣営のもうひとつの魅力的な強みが、非対称CPUコアの活用です。Intelをはじめとするx86プロセッサは複数のコアを持ちますが、それらはすべて同一のものです。一方、ARM CPUでは性能の異なる複数のコアを搭載するのが一般的です。

例えば、スマートフォンに搭載される8コアARM CPUの場合、Webブラウジング、動画視聴、音楽再生、軽微なバックグラウンドタスクといった日常的な作業に十分対応できる低消費電力コアを4つ搭載し、ゲームの起動や写真編集などのコンテンツ制作作業を開始した瞬間に、4つの高性能コアが稼働を開始するといった構成が取られます。

この仕組みにより、必要なときに短時間の高いピーク性能を発揮しつつ、バッテリー充電サイクル全体で平均化された長いバッテリー駆動時間を享受することができます。

ARMは未来か？

本記事の冒頭で提起した問い「どちらが最適か？」に対する答えは、予想通り「用途次第」となります。ただし、確実に言えることがあります。それは、電力供給が問題にならない環境では、x86のIntel（およびAMD）CPUが圧倒的な強さを発揮するということです。コンセントに接続して使用し、バッテリーに依存しない環境であれば、x86 CPUが最良の選択肢となります。

一方、モバイルコンピューティングの世界では状況はそう単純ではありません。ARMの最大の弱点は性能ではなく、ソフトウェア互換性にあります。AppleはRosetta 2によってこの課題を解決しており、Microsoftにとっても最重要課題のひとつとなっています。仮にソフトウェアがARMシステム上で大きな性能低下なしに（あるいはまったく低下なしに）動作するのであれば、ARMは性能とバッテリー駆動時間の最良のバランスを提供することになります。

それが正しく実現された好例がM1 MacBook Proです。汎用コンピュータとして十分以上のパワーを持ち、動画編集といったプロフェッショナルな作業にも対応できます。しかもその性能をバッテリー駆動で20時間維持できるのです。M1について詳しく知りたい方は、「M1 vs i7：ベンチマーク対決」の記事をご覧ください。