Intel Core 2 Duo は 64ビットCPU

Intel Core 2 Duo は、開発コード Yonah （ヨナ）  こと Core Duo を発展させたCPUである。絶対性能で Pentium D を超え、Pentium 4 の NetBurstアーキテクチャー から決別する意味で、このCPUから内部アーキテクチャは Coreマイクロアーキテクチャー であるとアピールするようになった。
Core Duo に引き続き、イスラエルのIntel Design Center (IDC) が開発を担当した。

Core 2 Duo の最初の製品は、開発コード Merom （メロン）  と呼ばれ、次の3点が大きな改良ポイントである。

• パイプライン強化（同時4命令実行）
• Macro Fusion実装（最大5命令実行）
• 内部64ビット処理（EM64T）

内部アーキテクチャとしては高速化が期待されたが、実際には、OSやアプリケーションの最適化を待たねばならず、また、64ビット処理は、とりあえず64ビット化したというレベルであり、2008年（平成20年）8月に購入した MacBook 上ではそれほど体感速度が上がったとは感じられなかった。

インテルの Core 2 Duo への意気込みを表すかのように、最初に単品販売が始まったのは最上位製品の Core 2 Extreme X6800（最大動作クロック数2.93GHz、FSB 1066MHz、2コア、VT対応）で、国内販売価格は13万円前後という高級品だ。
ベンチマーク性能では、前世代の Core Duo T2400（1.83GHz、2コア）の約3倍、Pentium 4（3.83GHz）の6倍以上。ライバルの AMD Athlon 64 FX-62（2.8GHz、2コア）の1.1倍という結果を残している。

Core 2 Duo の最初のコアとなった Conroe （コンロー） は、ALU（整数演算ユニット）を1コアあたり3ユニットを備える。無制限で同時4命令実行できるわけではないが、NetBustの2ユニットを上回る。

x86系CPUは、x86命令を内部命令μOPs（マイクロプログラム）に変換（デコード）して実行する。これは、複雑なx86命令をRISCライクなμOPsに置き換えることで、アウトオブオーダー型の命令スケジューリングが容易になるからだ。
一方で、多くのμOPsが生成され、CPU内部リソースが浪費されるというデメリットがあった。
そこで、Pentium M 以降、命令によってはμOPsに分解せず、パイプラインで扱えるようにした。インテルは、これをμOPs Fusionと呼んだ。

Conroe では、さらに、複数のx86命令を1個の複合内部命令 MacroOPs として実行することができるようになった。

こうした改良により、Conroe のパイプラインは14ステージと、NetBurst の半分に抑えることができた。これによりクロック数を上げることは難しくなった代わりに、省電力かつコア数を増やすことで、NetBurst 以上の性能を発揮できるようになった。

パイプライン制御では、最大96個の命令をインフライト制御できるようになった。これは前世代の Yonah の64個に比べて50％増えたことになる。パイプラインが2倍ある NetBurst の126個よりは少ないものの、スケジューラがかなり改良されているとみられる。

SSE SIMD（Single Instruction, Multiple Data）演算ユニットも大幅に拡充された。4個の単精度（32ビット）浮動小数点データで構成される128ビットSIMDデータに対して、1サイクルスループットで1回の積和演算を実行できるようになった。これは、1クロック・サイクルにつき8個の浮動小数点演算ができることを意味する。これは Yonah や NetBurst の2倍になる。

消費電力では、Conroe のTDPが65Wと、NetBurst の半分に下がった。モバイル版の Merom は35Wと、Yonah の31Wから10％ほどのアップ。
第2世代 Penryn では、プロセスルールを45nmに微細化し、クロック数は Core 2 Quad QX9770 で3.2GHzに達した。

Conroe は最初からメニーコアを意識した設計になっている。
2つのダイを2つのFSBで結ぶ Kentsfield は合計4コア構成となり、Core 2 Quad を呼ばれた。ソケットはLGA775で、Core 2 Duo と共通。これは第2世代 Yorkfield となり、その後の Core i5 シリーズへ受け継がれる。

また、高周波動作の選別品は Core 2 Extreme として、その後の Core i7 シリーズへ受け継がれる。
メインストリームの Core2 Duo は Core i3 シリーズへ、廉価版として登場した Allendale や Wolfdale-L は、そのまま Pentium Dual-Core や Celeron として販売されてゆく。