CPUとは？クロック周波数、キャッシュメモリ、コア、スレッド数などわかりやすく解説！

パソコンを買おうと思って調べているとCPUという言葉が必ず目に入ると思います。

あながち間違っておりません！CPUはパソコン、もといコンピューターにとっての頭脳なのです！

CPUとは制御と演算を行う装置

コンピューターの5大装置はご存知でしょうか？5大装置についての記事はこちら↓↓

CPUは5大装置における「制御装置」と「演算装置」の役割を担っています！
計算や処理をしたり、各装置にこうしてねと指示します。

つまりCPUは主記憶装置(メモリ)にあるプログラムを読み込み、その命令を解釈し、計算などの処理を行い、各装置の動作を制御します。

CPUのワード、仕組み

クロック周波数

コンピューターにはさまざまな装置が入っています。でもそれがバラバラに動くとまともに動作しなくなってしまうので、せーの！とするように息を合わせる必要があります。

そこで各装置を同調するために「クロック」と呼ばれる周期的なタイミングに合わせて動くようにしているのです！

1クロック(1周期)が1秒間に繰り返される回数のことをクロック周波数(単位:Hz)といいます！1GHzなら1秒間に10億回振動していることになります。チクタクチクタク、がんがん働いています！
1クロックで処理できる命令を行うと仮定した場合、1GHzでは10億回の命令を処理できます。
つまり時間あたりのクロック数が多い(クロック周波数が大きい)ほど、処理速度は早くなります。つまり性能がよくなるってことですね。
ただ処理速度が早くなるということは発熱量や消費電力は大きくなるということでもあります。

キャッシュメモリ

CPUは主記憶装置(メモリ)とやり取りをしますが、CPUに比べてメモリの処理速度は遅く、読み書きの度にメモリにアクセスすると待ち時間が大量に発生してしまいます。

それを解消するためにCPUとメモリの間に高速に読み書きできるメモリを置きデータを一時保存することで速度差によるロスを吸収させるようにしました。これをキャッシュメモリといいます！キャッシュメモリのおかげで処理の高速化が実現しているんですね！

1次、2次とキャッシュメモリが階層化されることもあり、1次キャッシュにアクセスしてデータがなければ2次キャッシュにアクセスする、といった挙動を行います。

キャッシュメモリの容量が大きいほど処理速度も早くなります！

コア

コアはCPUの核です。数が多いほど処理できる量も増えます！

2つのコアを持つCPUは、1つのコアを持つCPUの倍の処理を行うことができます。並列に行える処理が増える分、処理性能も上がると言えますね！

1つのコアのCPUをシングルコア、2つ以上のコアを持つものをマルチコアといいます。2つのコアを持つCPUをデュアルコア、4つのコアを持つCPUをクアッドコアなどと、コア数によって様々な呼び方があります！

スレッド数

スレッド数はCPUが実行する処理の単位です。これが多いほど処理をいっぱい実行できるんですね。

基本は1コアに1スレッドですが、マルチスレッディングという技術で1つのコアに複数のスレッドを持つ場合があります。4コアの場合基本は4スレッドですが、マルチスレッディングの機能を持つCPUなら4コア8スレッドなど実現することができます。この場合8スレッドあるから、4つのコアなのにあたかも8つのコアがあるかのように振る舞えるんですね！
物理的なコア数と違うように見えることから、スレッド数は論理コア数と呼ばれることもあります。

注意したいのがスレッド数が大きくなっても物理コアの数が同じなら大きな性能差はありません。効率はよくなるため体感上の性能は向上しておりますが。物理コア数の多さの方が重要なんですね。

CPUはコンピューターの頭脳！

CPUは処理と制御を行うことからコンピューターの中心的存在です！コンピューター全体の性能にも大きく関わります。パソコンを買う際などは、CPUにも目を向けるといいかもしれませんね。