CPUアーキテクチャ系統樹（x86 / Arm / RISC-V / Power）

系統樹を読む前提：ISAとマイクロアーキテクチャを分ける

CPUの「系統」を語るとき、混同しやすい2層をまず分けます。**ISA（命令セットアーキテクチャ）**は、ソフトウェアから見える契約――命令の符号化・レジスタ・アドレッシング・特権モードの定義です。マイクロアーキテクチャは、その契約を満たす内部実装――パイプライン段数やアウトオブオーダ実行の有無などです。

系統樹がたどるのは前者、ISAの血統です。同じx86 ISAでもPentium 4とCore i9は別物のマイクロアーキテクチャであり、逆に内部実装が世代ごと総入れ替えになっても、ISAの後方互換を保てば「同じ系統」とみなされます。x86が長寿なのは、まさにこのISAレベルの互換を執拗に守ってきたからです。

x86系統：8086からx86-64へ（後方互換の連鎖）

x86はIntelの8086（1978年、16ビット）を起点とします。以後、ISAは「捨てずに積む」方針で拡張され続けました。

1978 8086 / 8088     16ビット、可変長CISCの原型
1982 80286           保護モード（特権分離の導入）
1985 80386           32ビット化（IA-32）、フラットなメモリモデル
1989 80486 → Pentium  浮動小数点統合、スーパースカラ化
1997 MMX/SSE...      SIMD拡張を順次追加
2003 AMD64 / x86-64  AMDが64ビット拡張を先行実装
2004 Intel 64        IntelがAMD64互換として追従

歴史上の転換点は64ビット化の主導権です。Intelは当初、x86と非互換の新64ビットISA「Itanium（IA-64）」へ移行しようとしましたが普及せず、AMDが「x86を素直に64ビット拡張する」**AMD64（x86-64）**を出して市場を取りました。結果、Intelもそれに互換追従し、今日の64ビットPC/サーバーのISAはAMD発の系統が事実上の標準になっています。これがx86系統最大の分岐点です。

Arm系統：Acornの研究室からAArch64へ

Armの源流は英国Acorn Computersです。1980年代、当時のCISCに失望したAcornが自社でAcorn RISC Machineを設計し、これがArmの "A" の由来になりました。

1985 ARM1（Acorn 試作）   RISC研究の産物
1990 ARM Ltd 設立          Acorn/Apple/VLSIの合弁、IP事業化
1990s ARM7 など           低消費電力で組み込みに浸透
2011 ARMv8-A              AArch64（64ビット）を新規定義
2021 ARMv9-A              SVE2・セキュリティ拡張を追加

Arm系統には2つの特徴があります。第一にビジネスモデルが系統を広げた点です。Armは自社で製造せず、ISAと設計IPをライセンスする会社で、Apple・Qualcomm・各社がそれを採ってチップを作るため、同じArm ISAが膨大なベンダーへ枝分かれします。第二に、64ビット化でAArch64という新しいISAを定義し直した点です。x86が旧符号化を積み増したのと対照的に、ArmはARMv8で命令符号化を整理した新64ビットモードを設け、低消費電力という出自を保ったままサーバー・PCへ進出しました。

1980年代RISC御三家：SPARC / MIPS / Power

Armと同じRISC潮流から、商用ワークステーション/サーバー向けに3つの有力系統が生まれました。これらは一時代を築き、その思想が後のRISC-Vへ流れます。

3系統の運命は分かれました。SPARCはSunの衰退とともに新規開発がほぼ止まりました。MIPSは組み込みやネットワーク機器で広く使われましたが商用ライセンスの勢いを失い、後にMIPS社自身がRISC-Vへ軸足を移すという象徴的な転換をしました。PowerはIBMがメインフレームとHPCで使い続け、OpenPOWERとしてISAを開放しました。なお1994〜2006年のApple Macが採ったPowerPCはこのPower系統の派生で、AppleはのちにIntel（x86）、さらに自社Arm（Apple Silicon）へと乗り換えています――1社のISA遍歴が、系統間の力関係の推移をそのまま映しています。

RISC-V：系統樹の合流点としてのオープンISA

RISC-Vは2010年にカリフォルニア大学バークレー校で始まったISAで、系統樹では「新しい枝」というより過去のRISC研究が合流する受け皿として理解すると位置づけが明確です。MIPSやSPARCを生んだRISC設計の系譜（人脈・思想）が、ライセンス料ゼロのオープンISAという形で結実したものです。

RISC-Vの構造的な新しさはモジュール式にあります。最小限の基本整数命令セットに、必要な拡張だけを組み合わせて名前で表します。

RV32I / RV64I   基本整数（32/64ビット）— これだけで動く最小核
  + M           乗除算
  + A           アトミック操作
  + F / D       単精度 / 倍精度 浮動小数点
  + C           圧縮命令（16ビット化でコード密度向上）
= RV64GC        汎用構成の通称（G = IMAFD の総称）

x86やArmが「巨大な単一ISAを全実装する」前提なのに対し、RISC-Vは要らない拡張を載せないことを許します。組み込みの極小コアからサーバー級、さらにアクセラレータまで、同じ基本ISAの上で必要分だけ拡張する設計です。GPU的な大規模並列演算器の制御コアにRISC-Vが選ばれる例があるのも、この身軽さゆえで、SIMT実行のような専用データパスを自前拡張で足しやすいからです。

4系統の分岐を一望する

最後に、何が各系統の運命を分けたのかを軸ごと整理します。

系統の盛衰を貫く原理は3つです。第一に後方互換の資産――x86はソフト資産を人質に長期支配しました。第二にビジネスモデル――Armはライセンスで枝を増やし、SPARC/MIPSは囲い込みの限界で縮みました。第三に参入障壁の高さ――RISC-Vはライセンス障壁をゼロにして新規プレーヤーを呼び込みました。技術の優劣だけでなく、互換戦略とライセンス構造が系統樹の太い枝と枯れる枝を決めてきた、というのが全体像です。

まとめ

• ISA（ソフトから見える契約）とマイクロアーキテクチャ（内部実装）を分けて見るのが系統樹を読む前提。系統がたどるのはISAの血統。
• x86は8086→80386→x86-64と後方互換を積み増した系統で、64ビット標準はAMD64由来。CISCだが内部はμOPでRISC的に実行する。
• ArmはAcornのRISC研究を源流とし、ARMv8でAArch64を新規定義。ライセンス事業ゆえ多数ベンダーへ枝分かれした。
• SPARC/MIPS/Powerは1980年代RISCの商用系統。SPARC/MIPSは縮小し、PowerはIBMがOpenPOWERで継続。その思想と人脈がRISC-Vへ合流した。
• RISC-Vはオープンかつモジュール式（RV32I/RV64Iの基本核＋M/A/F/D/C拡張）で、参入障壁ゼロを武器に新規プレーヤーの受け皿になっている。