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PCのプロセッサとは？CPU性能の見方と速度比較
プロセッサ（CPU）とは
CPUは、Cnetral Processing Unitの略称で、日本語に訳すと、中央演算処理装置となります。「PCの頭脳」と呼ばれるように、キーボードやマウスといった入力機器を通して送られる指示を処理して、結果として反映してくれる役割を担うのがCPUです。
CPUの仕組み
CPUは下記の四つの要素から構成されています。
- 制御装置
- 演算装置
- レジスタ群
- クロックジェネレータ
制御装置、演算装置は、入力機器を通して送られてきた命令を実際に処理するためのもので、レジスタ群はCPU内にある記憶メモリのような役割を果たします。
クロックジェネレータは、クロック信号を発生させる電子部品です。CPUの性能を比べる際によく使われるクロックとは、CPUが処理を行う際に発する信号の速さを表した指標で、このクロックジェネレータから発せられるクロック数が大きければ大きいほど、処理が早くなります。
CPUの役割
CPUは、OSやアプリといったソフトウェアや、マウスやキーボードといったハードウェアが想定通りに動作できるように働きかけます。ソフトやハードが正常に使えるように維持しつつ、マウスやキーボードといった入力機器を通して送られてくるくる指示を受け取り、演算を行って結果を反映するのがCPUの役割です。
マウスでブラウザのアイコンをクリックすればブラウザが開くのも、CPUがマウスを通して送られてきた指示を反映した結果で、webページ上で右クリックして印刷を選ぶとプリンターがwebページの内容を印刷してくれるのも、CPUが処理をしてくれているおかげです。
CPUの行う処理
CPUは、命令を読み込み、解読し、処理して結果を反映するという作業を行っています。実際にこの作業を行うのが、制御ユニットと演算ユニットです。
制御ユニットは、CPU内の演算ユニットやレジスタの動作を制御し、メモリへの入出力を担当します。
実際に命令を処理する演算ユニットでは、論理演算や加算・減算などの演算処理が行われています。演算についてもう少し詳しく解説すると、PCの内部では、すべての指示が0と1の組み合わせによる2進数で発せられています。演算ユニットでは、2進数で発せられた指示が読み込まれ、それを制御情報と呼ばれるデータに変換します。その後、制御情報に従ってCPUが演算し、結果は、2進数で出力されるというわけです。
CPUとコアの関係
コアとはコアプロセッサーの略称で、「コア」という名称が示す通りCPUの中核となる部分です。以前は、CPUそのものが中央演算処理装置=コアでしたが、昨今のCPUには、このコアが複数搭載されています。簡単に説明すると、ひとつのCPUに複数のCPUが内蔵されているイメージです。
コアが複数内蔵されているマルチコアのCPUは同時並行で複数の処理をできるため、コアがひとつしかないシングルコアのCPUよりも高速で処理を行うことができます。
CPUの性能の見方
CPUを購入する際にチェックすべきは、下記の3項目です。
- クロック数
- コア数
- スレッド数
CPUが処理を行う際に発する信号の速さを表すクロック数は、そのまま処理速度に直結し、コアは多ければ多いほど同時に複数の作業を行う際の処理速度に影響します。
スレッド数は、論理コア数とも呼ばれており、最終的にPCが認識するコアの数を表しています。通常のコア数（物理コア数）が、4コアのCPUであっても、CPUの処理効率を高める技術を使うことで、スレッド数に記載されている8コアのCPUとして認識されるというわけです。
スレッド数が多くなると、例えば物理コアが処理を行っている際、余力があれば、その分を他の処理に使ってくれるようになるので、より効率的な処理が行えるというわけです。
CPU速度比較
CPUは、Intel（インテル）社の「Core i」シリーズとAMD社の「Ryzen」シリーズに大別され、CPUのシリーズの後ろに記載されている数字が大きいものほど高性能になります。例えばCore iシリーズなら、Core i3が最も処理能力が低く、Core i9が一番処理能力の高いモデルになります。
また、CPUはリリースされた時期により同じ名称のモデルでも大きく性能が異なります。現状、Core iシリーズは第10世代が、Ryzenシリーズは第5世代が最新のモデルとなります。
- Core iシリーズ： CPUの後ろに表示されている型番が10000番台のモデルが最新の第10世代
- Ryzenシリーズ：5000番台のモデルが最新の第5世代
市販のPCに多く搭載されているのはインテル社のCPUで長年トップブランドとして支持され続けていますが、ここ数年は、安価で高性能なAMD社のCPUにも注目が集まってきています。
インテルのCPU比較表
新しいCPUの購入を検討されている方のために、インテル社の第10世代CPUの中から主要なモデルをピックアップしました。主なCPUは下記のモデルになります。
- Core i9-10900K
- Core i7-10700K
- Core i5-10600K
- Core i3-10320
- Celeron G5920
| モデル | 参考価格 | コア数 | クロック周波数 | スレッド数 |
|---|---|---|---|---|
| Core i9-10900K | 56,863円（税別） | 10 | 3.7GHz | 20 |
| Core i7-10700K | 42,980円（税別） | 8 | 3.8GHz | 16 |
| Core i5-10600K | 29,727円（税別） | 6 | 4.1GHz | 12 |
| Core i3-10320 | 18,677円（税別） | 4 | 3.8GHz | 8 |
| Celeron G5920 | 4,970円（税別） | 2 | 3.5GHz | 2 |
インテルのCPUは長年トッププランドとして支持されてきただけあって信頼性が高く、対応しているマザーボードが多いことも特徴です。自作初心者のうちは、インテルのCPUを選ぶと良いでしょう。
また、幅広い製品がラインナップされているので、使用目的にあわせて購入する製品を選べるのも大きな特徴です。例えば、動画の編集やゲームのプレイを目的にしているなら、Core i5以上のモデルが向いており、WordやExcelといったMicrosoft officeでの作業やネットを見るだけなら安価なCeleronでも十分です。
AMDのCPU比較表
インテルのCPUに続いてAMD社の第5世代CPUの中から主要なモデルをピックアップしました
- Ryzen 9 5950X
- Ryzen 9 5900X
- Ryzen 7 5800X
- Ryzen 5 5600X
| モデル | 参考価格 | コア数 | クロック周波数 | スレッド数 |
|---|---|---|---|---|
| Ryzen 9 5950X | 100,6480円（税別） | 18 | 3.4GHz | 32 |
| Ryzen 9 5900X | 64,980 円（税別） | 12 | 3.7GHz | 24 |
| Ryzen 7 5800X | 58,828円（税別） | 8 | 3.8GHz | 16 |
| Ryzen 5 5600X | 39,380円（税別） | 6 | 3.7GHz | 12 |
AMD社のCPUは、インテル社の製品と比べて安価で高性能なものがラインナップされています。
2020年11月にリリースされた第5世代CPUとインテル社の第10世代CPUとを比べた場合、コア数やクロックス数、スレッド数だけ見ると、そこまで格安には見えませんが、第5世代CPUは内部設計が大きく見直されており、単純な処理効率も向上しています。また、インテル社のCore i9-10900Kが10コア、20スレッドなのに対し、Ryzen 9 5950Xは18コア、32スレッドと驚異的な性能を誇っています。
12コア、24スレッドのRyzen 9 5900Xも実売価格で6万台半ばとCore i9-10900Kと一万円程度しか差がないので、より高性能なCPUを搭載したPCを組みたい自作経験者におすすめです。
まとめ
CPUの構造や仕組み、役割についてまとめました。近年はマルチコア化が進み、複数の作業を並行して行っても処理速度が落ちづらくなってきていますが、動画の編集やゲームのプレイを目的として自作をされる場合、できるだけコア数やスレッド数の多いモデルを選ぶようにしましょう。
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