CPUパフォーマンスに影響を与えるものは何ですか？知っておくべきことはすべてここにあります

市場で入手可能な最も高価なCPUを一度に購入するために数千ドルを費やすと、他のCPUよりもパフォーマンスが向上することは事実です。ただし、数百ドルも安い次の層のCPUよりもパフォーマンスが5〜10パーセント向上する可能性があります。したがって、より適切な購入決定を下せるように、CPUパフォーマンスに影響を与える要因を知ることが重要です。

CPUとは

「プロセッサ」とも呼ばれるCPU（中央処理装置）は、コンピュータシステムで最も重要なコンポーネントの1つです。コンピュータシステムの頭脳であるその任務は、すべてのデータ計算を処理し、それらが可能な限り最速の時間で処理されることを確認することです。

CPUは、コンピューターの外部から見えるものではありません。実際、完全に組み立てられたPCではCPUを見ることができません。それを見るには、コンピューターのケーシングを取り外し、ワイヤーを抜き、ヒートシンク（およびファン）を取り外す必要があります。そうしないと、CPUの表面が見えなくなります。 CPUの形状は、下に多くのコネクタピンがある小さな正方形のチップです。

以下の画像は、CPUの背面と上部を示しています。

CPUのしくみ

簡単にするために、CPUの動作を次の3つの手順で説明できます。

1. クリックしてアプリケーションを実行すると、生の命令が最初にハードディスクから（場合によってはメモリから）フェッチされ、処理のためにCPUに送信されます。
2. CPUは命令を受け取ると、ロジックを実行して結果を計算します。
3. CPUは処理を完了すると、結果をそれぞれのデバイスに送信してユーザーに出力します。

簡単に思えるかもしれませんが、3つのステップすべてを数秒で完了する必要があります。これらのステップのいずれかが遅れると、コンピューターに遅延が発生します。

クロック速度

すべてのCPUには、動作する「リズム」を提供する内部クロックが装備されています。 「クロック速度」とも呼ばれる「クロック速度」は、CPUが1秒間に実行できる操作の数を指します。

これは、CPUの名前の横に通常表示されるHz単位の数値です（ヘルツ、さらにはメガヘルツとギガヘルツはMHzとGHzと見なされます）。

問題は、より速く進むためには、CPUを介してより多くの電力をプッシュする必要があり、それが熱を発生させることです。 4 GHzの上限を超えると、CPUを適切に冷却するのは困難です。

Hz単位のCPUのパフォーマンスは、主にシングルスレッドアプリケーションに影響します。人気のあるChromeやFirefoxブラウザのような最新のソフトウェアは、クロック速度だけに依存するのではなく、複数のコア（これについては次のセクションで詳しく説明します）とスレッドを利用するように設計されています。通常、コンピューターは、複数のコアを備えたCPUでパフォーマンスが向上しますが、クロック速度は高速でシングルコアのCPUよりも遅くなります。

コアの数

実際の速度を上げることがますます難しくなったため、CPUメーカーは、CPUにコアを追加することでマルチタスク機能を追加することにしました。

マルチコアCPUを「同じパッケージ内で2つ以上のCPUを一緒に叩く」ことと同等であると説明するのは不便です。平均的な消費者にはそのように見えるかもしれませんが、実際の設計は、2つのCPUを隣り合わせに接着するよりもはるかに賢いです。

同じダイ上で共存することにより、マルチコアCPUの個々のコアは、製造コストの削減とパフォーマンスの向上の両方のために、いくつかのリソースを共有します。たとえば、キャッシュメモリの一部、マザーボード上の他の要素への接続などを共有する場合があります。

マルチコアCPUは、同種または異種の場合があります。同種CPUには、2つ以上の同一のコアが含まれています。異種CPUには、さまざまなタイプのコアが含まれています。たとえば、最近のスマートフォンのCPUには通常、一般的な操作に優れた中央コアと、写真撮影やA.I.などに役立つ複数の小さなコアが含まれています。

CPUメーカーが、GHzの制限をさらに押し上げるのではなく、コアを追加することに注意を向ける中、最新のソフトウェアとオペレーティングシステムがそれに続きました。最新のソフトウェアのほとんどはすでにマルチコアを利用していますが、マルチコアよりも高速のシングルコア速度でパフォーマンスが向上するツール、アプリケーション、さらにはゲームがたくさんある場合があります。これは、一部のワークロードを単純に並列化し、小さなチャンクに分割し、複数のコアに分散できないために発生します。

キャッシュとアーキテクチャ

8ビットの時代には、コンピュータのRAMは、CPUに必要なものすべてを提供するのに十分な速さでした。 CPUの速度が上がり続けると、RAMは追いつき始めました。そのとき、キャッシュがミックスに導入されました。

事実上小さくて非常に高速なメモリであるキャッシュがCPUに追加され、RAMからの即時命令を格納します。キャッシュはCPUと同じ速度で動作するため、CPUに情報を最短時間で遅れることなく迅速に提供できます。

キャッシュにはさまざまなレベルがあります。レベル1（L1）キャッシュは最も基本的な形式のキャッシュであり、すべてのCPUにあります。レベル2（L2）キャッシュはメモリサイズが大きく、より即時の命令を格納するために使用されます。一般に、L1キャッシュはL2キャッシュをキャッシュし、L2キャッシュはRAMをキャッシュし、RAMはハードディスクデータをキャッシュします。新しいマルチコアテクノロジーでは、サイズが大きく、さまざまなコア間で共有されるL3またはL4キャッシュもあります。

誰かがCPUとRAMの間の接続を大幅に高速化する方法を見つけた場合、これらは将来的に重要性が低くなる可能性があることに注意してください。 AMDがかもしれないので、これについて言及します どういうわけかこれをうまくやってのけて、彼らの次世代のZenアーキテクチャプロセッサがエキサイティングな理由の1つです。

上記はCPUパフォーマンスに影響を与える要因です。 IntelとAMDCPUの違い、およびAMDCPUの選択方法についても知りたい場合があります。