CPUとは? これを知らなきゃPCもスマホも選べない!

スポンサーリンク

cpu-girl.jpg

パソコンやスマートフォンのスペックを見ると、必ずCPUとかプロセッサーという単語が出てきます。

でもCPUやプロセッサーってなに?
そんな人のために今回は、

・まずはCPUとかプロセッサーってなに?
・CPUの性能を見極めるには、3つのポイントに注目!
・今どきのプロセッサーは、動画の表示と省エネ性能を重視

の3点についてお話します。
これがわかれば、パソコンやスマホ選びに役立つこと間違いなしです!

スポンサーリンク

まずはCPUとかプロセッサーってなに?

CPU(Central Processing Unit)と、プロセッサー(Processor)。
スペルを見比べるとわかるように、どちらも実はほとんど同じ意味です。

もうちょっと正確に言うと、プロセッサーは「処理装置」という、少し広い意味を持つ単語です。例えば料理の下ごしらえをする「フードプロセッサー」という調理器具もありますね。対してCPUとは「中央処理装置」という、コンピューターの中にある特定の回路を指します。

但しコンピューターの話や文章の中では、CPUもプロセッサーも同じ意味で使われることがほとんどです。「このパソコンのCPUは、インテルのプロセッサーを搭載しています」という具合に、2つの用語をミックスして使うこともあります。

他にもMPU(Micro Processing Unit)という場合もありますし、家電製品ではマイコンと呼ばれることも多いですね。これらも、だいたいCPUやプロセッサーと同じ意味と思ってOKです。

ではCPU(やプロセッサーなど)が何をするものかというと、ユーザーの操作やプログラムから与えられた命令を実行したり動作を制御するなど、システムの中心となって働く装置です。

CPU-100x100.jpg

CPUは右のイラストのような四角く薄い形のパーツで、裏側にたくさん生えている細いピンを基盤に差し込んで固定します。この四角いパッケージの中に命令を処理・制御する回路があり、その性能がパソコンやスマートフォンの性能に大きく影響します。

CPUの性能を見極めるには、3つのポイントに注目!

では、実際にパソコンやスマートフォンを選ぶとき、どこを見ればCPUの性能がわかるか?それには以下の3つのポイントが目安になります。

今も昔も気になるのはCPUクロック

CPUの性能を測る最も代表的なポイントが「CPUクロック」です。

CPUクロックとは、プロセッサーの内部にある複数の回路の処理タイミングを合わせるために発生する周波数(振動数)のことです。音楽に例えると曲の速さを表すテンポのようなもので、CPU内部の各回路は、クロックにあわせて動きます。

90年代のコンピューターは、まだ500MHz(メガヘルツ=1秒間に100万回)とか900MHzというCPUクロックでしたが、2000年代になると1GHz(ギガヘルツ=1秒間に10億回=1000MHz)を超えるようになりました。

現在のパソコン用CPUのクロックは、低いもので1GHz以上、高いものだと4GHzを超えるものもあります。平均的には2GHz~3GHzくらいのものが多いですね。

また近年では、処理状況に応じてCPUクロックが上昇するプロセッサーも増えています。例えばインテルの「ターボ・ブースト・テクノロジー」は、高いCPUクロックが有効な状況になると、1GHzくらいCPUクロックが上昇するものもあります。

スマートフォンやタブレットPCのCPUクロックは、パソコンよりも低いものが多いですね。CPUクロックが高いと消費電力が増えるので、バッテリー時間を重視するモバイル機器では低めのCPUクロックに設定されているようです。

今どきのCPUはマルチコアで高性能化

CPUの性能を測る2つめのポイントが、コア(Core)の数です。

パソコンやスマートフォンのスペック表に、デュアルコア・プロセッサーとか、クアッドコア・プロセッサーと書かれているのを見たことがないでしょうか?

コアは「核」という意味のとおり、CPUが実際に演算処理を実行する部分です。コアが2つあるCPUはデュアルコア・プロセッサー、4つならクアッドコア・プロセッサーと言います。

複数のコアがあると、各コアのCPUクロックを抑えても高性能化できるのが大きなメリットです。また画像や映像、音楽などの編集ソフトは分散処理に最適化されているものが多いので、デジカメやビデオ編集などは、コア数が多いCPUのほうが有利です。

ちなみにインテルの「Sandy Bridge-E」と呼ばれるハイエンドCPUには、6コア(ヘキサコア)・プロセッサーがあり、さらに2014年発売予定の「Haswell-E」は8コア(オクタコア)・プロセッサーになると言われています。

同じタイプのCPUなら、キャッシュが多いほうが高性能

3つめのポイントはパソコン用CPUの話になりますが、基本設計とCPUクロックが同じ場合は、キャッシュ容量が多いほうが高性能になります。

例えばインテルのデスクトップPC用プロセッサー「Celeron G1610」と「Pentium 2100T」は、どちらも基本設計は同じ、CPUクロックも2.6GHzで同じです。しかしキャッシュ容量はCeleronが2MB、Pentiumが3MBと異なり、Pentiumのほうが若干高性能となります。

CPUキャッシュ(Cache)とは、CPUの内部にある高速なメモリのことです。CPUはメインメモリとのあいだでデータをやり取りしますが、メインメモリのスピードはCPUよりも遅いので、どうしてもタイムラグが生じます。そこで一度メインメモリからもらったデータをCPUキャッシュに記録しておき、また同じデータが必要なときはCPUキャッシュから読み出すことで高速に読み込むことができます。

キャッシュはCPUに近い順から、1次キャッシュ(Level 1 Cache)、2次キャッシュ(Level 2 Cache)、3次キャッシュ(Level 3 Cache)と呼ばれ、容量も1次 < 2次 < 3次と増えていきます。

キャッシュはメーカーやCPUの種類によって2次までしかないものや、3次まであるものなど様々です。先ほどのインテルCeleronやPentiumプロセッサーの場合は、3次キャッシュの容量を表しています。

キャッシュ容量が多いほどたくさんのデータを保持できるので、CPUは本来の処理性能をフルに発揮することができます。逆に言うと、下位グレードのCPUはキャッシュ容量を減らすことで、性能を落としていると言えます。

ただし、これだけCPUの性能に大きな影響のあるキャッシュ容量ですが、店頭のスペック表などでは表記されない場合も多いので、インターネットなどから詳細なスペックを見つける必要があります。

今どきのプロセッサーは、動画の表示と省エネ性能を重視

さて、最後は少し今どきのCPUの傾向についてお話します。

ひと昔前は新しいCPUが出ると、どれだけ処理性能が速くなったかに期待が集まりました。でも現在のCPUは下位グレードでも十分過ぎる処理性能があるので、新しいCPUが出ても処理性能はあまり変わらないことがあります。

むしろ、ここ数年のCPUが重視しているのは表示性能の向上と消費電力の削減です。

年々進化する内蔵タイプのGPU

パソコンやスマートフォンで、画面に表示する機能全般をグラフィックス機能とかGPU(Graphics Processing Unit)と言います。インターネットでも高画質な動画が見られるようになった現在では、映像をスムーズに再生できる高い表示性能を持つことが、高性能なCPUの新しい基準になりました。

GPUには独立したパーツとして搭載されるタイプと、CPUの内部に組み込まれている内蔵タイプがあります。

独立タイプにはNVIDIA社のGeForceシリーズや、AMD社のRadeonシリーズなどが販売されています。内蔵タイプより表示性能が高いので、動きの速い3Dゲームをプレイしたり映像の制作・編集などに必要となります。

内蔵タイプのGPUは独立タイプほどではありませんが、ここ数年で急速に表示性能が向上しています。軽めの3Dゲームなら楽々プレイできるものもあり、今では低価格な独立タイプの製品を凌ぐほどの表示性能になっています。これからも内蔵GPUの表示性能は、さらに高性能になっていくでしょう。

これからのCPUは、よりコンパクトでエコノミーに

現在のCPUが重視している2つめのポイントは消費電力の削減です。その手法として、現在のCPUはプロセスルールの微細化が勧められています。

プロセスルールとは、CPUの回路を、どれくらいの大きさで作るかです。回路を小さくすれば電流の量が少なくなるので、消費電力が減らせます。消費電力が減ると発熱量も減るので、冷却ファンを小さくしたり省略することができ、さらに消費電力を減らせます。

インテルは2年ごとにプロセスルールを微細化しており、2010年の「インテル Core プロセッサー」のプロセスルールは32nm(ナノメートル=10億分の1メートル)でしたが、2012年の「第3世代Coreプロセッサー」では22nmへと微細化され、さらに2014年には14nmに微細化されると言われています。

パソコンからモバイルへ。CPUメーカーは大きな転換期に

最近のデジモノ市場は、スマートフォンやタブレットPCが売れ筋になっていますね。となると困ったのがインテルやAMDなど、これまでパソコン用のCPUを作ってきたメーカーです。

パソコンの世界では、圧倒的なシェアを誇るインテルと、それを追うAMDという勢力図ですが、スマートフォンやタブレットPCの世界では様子が異なり、ARMアーキテクチャの独壇場となっています。

ARM-100x100.gif

ARMはインテルやAMDのようにCPUの製造から販売まで行っているのではなく、CPUと関連技術の開発だけを行い、そのライセンスを販売しています。現在販売されている多くのスマートフォンやタブレットPCは、ARMの基本設計を元にしたCPUが搭載されています。

ARMは元々、いろいろな機械装置に組み込まれるコンパクトなプロセッサーを開発していたので、スマートフォンやタブレットPCのような小型で省電力が求められる製品にピッタリとマッチしたわけですね。

3分でわかる! ARM (アーム) アーキテクチャとは?

対して、あまり大きさや消費電力に束縛されないパソコン用のCPUを作ってきたインテルやAMDは、スマートフォンやタブレットPCという大きな波に、すっかり乗り遅れてしまいました。

最近のパソコン用CPUがコンパクト化&省エネ化を目指しているのは、その先にモバイル機器を含む「組み込み市場」への参入があります。

インテルはすでにコンパクトで省電力な「Atom プロセッサー」が、スマートフォンやタブレットPCに搭載されていますし、AMDはARMアーキテクチャーを取り入れて、顧客企業向けの専用プロセッサーを販売する新しいビジネススタイルを始めています。

これからのデジモノは「Googleグラス」のように、もっと小さなアイテムが登場してくるでしょう。拡大し続ける組み込み市場に適応するために、これからのCPUは、さらにコンパクト&省電力化が進んでいきそうです。

スポンサーリンク