CPU
英語：Central Processing Unit
直訳：中央演算処理装置
CPUとは何か、その役割は何か、どのように性能を評価し、どのように選ぶべきか。この記事では、初心者でも理解できるように、コンピュータの「頭脳」であるCPUの基本的な知識から、その選び方までを詳しく解説します。
初心者にもわかる！CPUの意味とは
CPUは、コンピュータの「頭脳」のようなものです。人間の脳が私たちの体を制御し、思考や計算を行うのと同じように、CPUはコンピュータの全ての部分を制御し、計算やデータ処理を行います。
例えば、あなたがインターネットで記事を読んでいるとき、CPUは以下のような役割を果たします。
- あなたがマウスをクリックしたとき、その情報を受け取ります。
- クリックした場所やタイミングに基づいて、何をするべきかを判断します。例えば、リンクをクリックした場合、そのリンク先のウェブページを表示するように指示します。
- 指示に基づいて、ページのデータをインターネットからダウンロードし、画面に表示するように指示します。
このように、CPUはコンピュータの全ての動作を制御し、データの処理を行う役割を果たしています。
CPUの基本的な役割
CPUの役割は大きく分けて二つあります。
コンピューターの「頭脳」
コンピュータの「頭脳」とは、コンピュータが行う全ての操作と処理を制御し、指示する部分を指します。これはCPUの役割であり、CPUがなければコンピュータは動作しません。
CPUの主な機能：制御と演算
制御
CPUは、コンピュータの他の部分（メモリ、入出力デバイスなど）とのやり取りを制御します。これにより、コンピュータ全体が一体となって動作することが可能になります。
演算
CPUは、様々な数値計算や論理演算を行います。これにより、ソフトウェアの命令を実行し、我々が求める結果を得ることができます。
CPUの構成要素
CPUは主に二つの部分から構成されています。
CPUの主要な部分：演算装置と制御装置
演算装置
CPUの「心臓部」で、四則演算や論理演算など、様々な計算を行います。
制御装置
CPUの「指揮官」で、演算装置や他のハードウェアに対して指示を出し、全体の動作を制御します。
メモリとの関係：データの一時保管と取り出し
CPUはメモリと密接に連携して動作します。メモリは、CPUが直接アクセスできる唯一のストレージ領域で、CPUはここからデータを取り出し、データを書き込みます。
これにより、CPUは必要なデータを一時的に保管し、必要な時にすぐに取り出すことができます。
CPUの性能の見方
CPUの性能を評価するためには、いくつかの重要なポイントを理解する必要があります。
CPUの性能を測るためのポイント
- クロック速度
CPUが1秒間に何回の操作を行うことができるかを示します。単位はギガヘルツ（GHz）で、数値が大きいほど高性能です。 - コア数
CPUが同時に処理できるタスクの数を示します。多くの現代のCPUは複数のコアを持っており、それぞれが独立してタスクを処理できます。 - キャッシュサイズ
CPUが高速にアクセスできるメモリの量を示します。キャッシュが大きいほど、CPUはより多くのデータを高速に処理できます。
メーカーとブランドの特長：IntelとAMD
現在、CPUの市場は主にIntelとAMDの二つのメーカーによって占められています。
| 説明 | 主な用途 | |
|---|---|---|
| Intel | 長年にわたりCPU市場をリードしてきたメーカーで、高性能で信頼性の高いCPUを提供しています。 | デスクトップPC、ノートPC、サーバーなど、一般的なコンピューティングから高性能コンピューティングまで |
| AMD | 近年、高性能でコストパフォーマンスに優れたCPUを提供している。 | ゲーム、動画編集、3Dモデリングなどの高性能が求められる用途、コストパフォーマンスを重視するユーザー |
CPUの進化と未来
CPUはコンピュータの歴史と共に進化し続け、今も進化し続けています。CPUの進化の過程と、これからの未来について見ていきましょう。
CPUの歴史と技術的進歩
初期のCPUは大きく、高価で、一つのタスクしか同時に処理できませんでした。
1970年代には、すべてのCPU機能を一つのチップに集約したマイクロプロセッサが登場しました。これにより、コンピュータは小型化し、一般家庭でも手に入るようになりました。
2000年代に入ると、一つのチップに複数のCPUコアを搭載したマルチコアCPUが登場しました。これにより、複数のタスクを同時に処理することが可能になりました。
並列処理とは
未来のCPU：何が期待できるか？
- さらなる性能向上
技術の進歩により、CPUの性能はさらに向上することが期待されています。これにより、より高度な計算が可能になり、AIやVRなどの新たな技術の発展を支えることになります。 - エネルギー効率の向上
省エネルギー化が求められる中、より高性能でありながら消費電力を抑えたCPUの開発が進められています。 - 量子コンピュータ
量子コンピュータの開発が進む中、量子ビットを利用した新たな形のCPUが期待されています。これにより、現在のコンピュータでは不可能な高速な計算が可能になるとされています。
CPUと関連があるIT用語
ハードウェア
CPUはハードウェアの一部であり、ハードウェア全体の動作を理解するためにはCPUの知識が必要です。
ソフトウェア
ソフトウェアはCPU上で動作し、性能はCPUに大きく依存します。
プロセス
プロセスはCPUが実行するプログラムのインスタンスであり、CPUの動作を理解するために必要です。
マルチスレッド
マルチスレッドは複数のスレッド（タスク）を同時に処理する技術です。
