CPUとは?最低限知っておきたい知識を解説

どうも、taka(@taka_pc1027)です(^^♪

今回はPCパーツの主人公的存在といっても過言ではない?(と個人的には思っている)
CPUについて解説していきたいと思います(^^)

今回の内容に近いものはYouTubeにて動画を公開しておりますのでそちらも良ければご覧ください!

CPUとは?

自作パソコンを組もうと思っている人はCPUについて聞いたことくらいはあると思いますが、サクッとおさらい。
CPU(Central Processing Unit:セントラル プロセッシング ユニット)とはパソコンの『中央処理装置』と呼ばれるもので、記憶装置(メモリやストレージ)のプログラムの命令の実行などの処理を行うパーツです。
いわばコンピュータの『脳』の部分になります。

CPUの性能=コンピュータの性能と考えている人も多いです。実際に重たいプログラムを実行する場合はCPUの性能に大きく左右されることがあります。

CPUのメーカー

CPUを選ぶときにまず決めなければいけないことは『メーカー』です。「CPUってIntel以外にもあるの?」、「Intel入ってないパソコンあるの?」と思った方もいらっしゃるかもしれませんが、あります!
現在PC向けのCPUを開発しているメーカーは大きく分けて二つあります。
1つは皆さんご存知『Intel』、そしてもう一つは最近の自作PC界では話題の『AMD』です。

メーカ製PCや法人向けのPCの多くはいまだほとんどがIntelのCPUを搭載していますが、自作界ではAMDの2016年発売のRyzenシリーズにより、徐々に勢力を増しつつ現在Intelに猛追をしている状況です。

半導体メーカーの王様『Intel』

おのずと知られた半導体メーカーの王様『Intel』

『Core iシリーズ』を筆頭に低消費電力モデルの『Celeronシリーズ』やサーバー向けCPU『Xeonシリーズ』など様々なモデルを展開しています。

省エネ性能・1コアあたりの性能が高く品質も安定していて、モデルが多く選択肢が豊富にあるのも特徴です。
主力商品であるCore iシリーズは『Core i3・Core i5・Core i7・Core i9』とあり、数値が大きいほど高性能になります。
また、上位モデルに『Xシリーズ』というものがあります。
ただブランドの差か、性能の近いAMDのCPUと比べて価格が高い傾向にあります。

Intelを猛追する『AMD』

AMD(アドバンスト・マイクロ・デバイセズ)はメーカー製PCしか使ったことが無い人は初めて聞くという人も多いかもしれません。
長い間CPUといえばIntelという状況にありましたが、2016年にAppleのスマートフォン『iPhone』のCPUの設計などを手掛けたジム・ケラー氏が設計したCPU、『Ryzenシリーズ』が発売され状況が一転し、続くRyzen第二・第三シリーズも好調で勢いという点ではAMDに分がある状態です。
Ryzenシリーズは『Ryzen3・Ryzen5・Ryzen7・Ryzen9』というシリーズがあります。
RyzenもCoreシリーズと同じく『Ryzen Threadripper』というシリーズや、サーバー向けの『EPYC』という物もあります。

価格と比べてコア数が多く並列処理が得意といわれていましたが、2019年に発売されたZEN2(Ryzen3000系)ではシングルコアあたりの性能の向上も図られているので、一概には言えなくなってきています。

ただ安定性という観点ではIntelにまだ分があるという見方があります。

CPUの型番を理解しよう

CPUには同じシリーズ名でも世代が違うと性能が大きく違う場合があります。PC初心者の方は電気屋さんの店員の方に『Core-i7』とだけで高性能と古いCore-i7のPCを進められてしまうというようなこともありえます。
↓音調注意

CPUの型番の見方

Intel・AMDどちらも似たような形でモデルの番号ふりをしているので比較的に見やすいようにできています。

それぞれIntelのCoreシリーズとAMDのRyzenシリーズのモデル番号は下記の画像の様な内容で割り振られています。

シリーズ名

シリーズ名は対象のCPUがどのブランドに値する製品かを表す部分です。
IntelのCoreシリーズの場合は『3<5<7<9』の数値順に性能が良くなっていきます。
AMDのRyzenシリーズの場合も同じく『3<5<7<9』の数値順に性能が良くなっていきます。

世代

世代はCPUが作られた時期を表す数値です。IntelのCoreシリーズはデスクトップならば9世代が発売されており、ノートパソコン用のCPUなら10世代のCPUが発売されています。
同じシリーズであれば基本的には世代番号が大きいほど性能が良いと思ってよいでしょう。
※ちなみに10世代のCPUの番号の見方は画像の内容とは一部違いますのでご了承ください。

モデル番号

モデル番号は対象シリーズの中で製品の区別をするための番号です。4桁のうち初めの1桁が世代を表し、後ろの3桁が性能を表す番号になります。
同じシリーズと世代が同じであれば番号が大きいほど性能が高いようです。

アルファベット

CPUの末尾にはアルファベットがある場合があります、このアルファベットはCPUの規格を表す物で、低消費電力、クロックフリー、モバイル向け、グラフィック性能重視などの区別がされています。

CPUクロック周波数(GHz)

PCのスペック表見ていると『Core i7-8700 プロセッサー (3.20GHz)』のように『○.○○GHz』と記載されている物を見たことがありませんか?
これはCPUの性能を表す一つの指標となっているのです。
簡単に説明するとクロック周波数というのは『CPUの頭の回転速度』の数値です。
1秒間に1回命令を実行することができると『1Hz』となり、他の条件がそろっていれば、その数値が大きければ大きいほど性能が高いと言えます。
2020年現在、CPUはかなり高性能に進化した為単位が『GHz』となりました。『1GHz』は10億回ですので先ほどの『Core i7-8700 プロセッサー (3.20GHz)』では32億回の命令実行のタイミングがあると言えるのです(;^ω^)

ただ、1Hzに1命令を実行できるわけではなく、CPUによって命令を実行の効率が違います。
また、コア数やスレッド数によっても違ってくるので『高クロック=高性能』というものではありませんのでご注意ください。

CPUのコア数

CPUのコア数というのは演算処理を行うユニット群の数を表します。
簡単に説明すると『1人で料理をしていたのが2人になる』ようなイメージです。

2000年代までは1つのコアの効率を上げることに専念をしていましたが、排熱などの関係で限界が来てしまいました。
そして考え出されたのがこの『マルチコア化』です。
『1人で限界なら2人にすればいいじゃない』という考え方です(笑)
コア数が多ければ多いほどマルチタスクに強くなりますし、マルチコアに最適化されているソフトであればそのソフト上の処理でもマルチコアの恩恵を受けることができます。
現在は家庭向けのCPUでも8コアや16コアなどのCPUも発売されており、スーパーハイエンドCPUでは64コアという物すらあります。
ただコアの搭載方法などがIntelとAMDではアプローチの仕方が違うので、同じコア数・クロック周波数であったとしても性能に差出てくると考えられます。(検証はしていない)
RyzenシリーズとCoreシリーズのコアの違いはこの動画をご覧ください。

またコアは命令の解読から実行までの装置が独立しているので、マルチスレッドよりも高性能になります。

CPUのスレッド数

CPUのスレッド数というのは1コアで複数の処理を平行に行うようにするというイメージで作られた機能です。
先ほどの料理のイメージで開設するならば、『1人で2口のコンロを使う』というイメージになります。
この仕組みはSMT(同時マルチスレッディング)と呼ばれ、少しの部品の追加で20~30パーセントの性能向上が見込めることからメーカーでは上位機種との差別化の際に積極的に組み込まれている印象です。

Intelではハイパースレッディング・テクノロジー (Hyper-Threading Technology、HTT)という名前で売り出していて、AMDではRyzenシリーズよりこのSMTを採用しました、内容的にはIntelのハイパースレッディングと同一と考えられます。

CPUのキャッシュ

キャッシュとは、プログラムの演算結果などのデータを一時的に保管しておく場所です。
『それはメモリの役割では?』と思われるかもしれません、確かにそうなのですが、CPUはメモリよりもかなり高速に動いている為、毎回メモリにデータを参照しに行ってしまうと速度差の関係で処理が大きく停滞してしまうようになってしまうのです。
そのため、CPUには最低限の内容を保管しておくための『メモリのような物をCPUの中に作ってしまおう』という発想になりました。

キャッシュは1次キャッシュから始まり、3次キャッシュなどまであり、数値が増えるごとに低速になっていく代わりに容量は大きくなっていきます。
またキャッシュの容量が多いほど様々なデータを保管できるので、メモリにデータを参照する回数が減り結果的に処理の向上が見込まれます。
※1次キャッシュ・2次キャッシュは各コアに用意されていて3次キャッシュのみ全コア共通など、キャッシュによって使用も変わってきます。

CPUはまだまだ奥が深い

さて、ここまで紹介した内容はCPUの内容としては基礎の基礎といっても過言ではありません!
CPUはこのほかにも様々な機能が盛り込まれて高性能・省電力化がなされています。そしてその内容を理解することで自分にあったCPU選びが可能となる訳です(笑)

皆さんもパソコンパーツの特徴を覚えて自分にあったPCパーツを揃えましょう(^^)/
ただここまで内容を知っていれば電気屋さんで性能が低いPCを高い金額で購入してしまうようなことも少ないはずなのでぜひ覚えて帰ってください(^^)

 

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taka

ブログやYoutubeでPCについて解説している27歳のサラリーマン・YouTuber・ブロガー すべて中途半端にしかできていない説がありますがゆったりと好きなことで生きていきたいという願望をかなえるべく 日々動画編集やブログの執筆に奮闘中!

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