CPUの基本徹底解説！

最近のCPU事情

最近のアプリケーション（特にゲームなど）では処理の内容が多くなり、今までのCPUでは
全ての処理が終わるまでに長い時間がかかるようになってしまいました。
そこで、だんだんと高性能なCPU（プロセッサ）や技術が開発されるようになりました。
その一部が、「マルチコア」という技術です。
これは、1つのCPUに2つのCPUを搭載することで結果処理性能を上げるという技術です。
しかし、この技術は技術の最先端である一部のCPUにしか搭載されていません。

キャッシュ

CPUとメインメモリーの間にある非常に高速に動作するメモリ空間をキャッシュといいます。
キャッシュは1次（L1）キャッシュと2次（L2）キャッシュと3次（L3）キャッシュがあり、速度が速いのはL1＜L2＜L3の順となります。
最も高速なのはL1キャッシュですが、その分容量を増やすことが難しくなっています。
最近のCPUでは特にL2キャッシュが増加傾向にあり、Pentium 4では1MB〜2MBあたりが主流であるが、最近登場した
Core 2 Duoあたりになってくると6MBや12MBを搭載した製品もあります。
とにかく、キャッシュが大きいCPUが高速ということになります。


FSB

CPUコアとシステムバスをつなぐ部分のこと。
しかし、CPUの性能をフルに発揮するためには、FSBの周波数以上のメモリが必要となります。
たとえばDDR400の場合は400MHzなので、FSBが533MHzのCPUを選択すると133MHzの余分が生じることになります。
なお、デュアルチャネルと呼ばれる容量などが全て同じメモリを2枚指すことで性能を向上する技術を使用すると、メモリの帯域を
倍にすることができるので、800MHzとなり、533MHzのCPUでも性能を生かした十分な動作が可能となります。
よって、一概にFSBの値が高いCPUが全ての環境において有利かどうかはいい難いということになります。

ステッピング

CPUのステップアップのこと。いわゆる「CPU内部の更新、バージョンアップ」と考えるとよいでしょう。
一般的に、ステッピングのアルファベットが若ければ若いほど初期の物ということになります。
なお、ステッピングが新しい物は消費電力などの対策がされている物がほとんどで、
最高消費電力（TDP）の値が低さがそれを表しています。

周波数

CPUコアの速度のこと。周波数が高ければ高いほど1秒あたりに処理できる命令が増え、高速に動作します。
しかし、周波数が高くなれば高くなるほど発熱も増え、冷却の工夫もする必要があります。
速さや快適さなど、性能の向上と引き替えに多くの熱が発生することを理解しなければなりません。

ソケット

主にCPUの規格。
時代と共に新しくなり、多くの機能が追加され続けています。なお、ソケットの異なるCPUを差し込むことはできません。
Socket 478ソケットについて下に詳しく説明しているので、興味のある方は読んでみてください。


BIOSの対応

いざCPUを装着してみても、動かないことがごくまれにあります。
これは、コンピュータのマザーボードに搭載されているBIOSが装着したCPUに
対応していないために起動できない、といったことが原因です。
この問題を解消するには、BIOSのアップデートを行う必要がありますが、一歩間違えると
コンピュータが一発で起動しなくなりますのでトラブル時の対処など一定の知識を持っておく必要があります。


消費電力と電源

CPUは多くの電力を消費します。
しかし、高性能なCPUであればあるほどその上限が高くなっていくのはご存知だろうか。
高性能なCPUであるほど熱と共に消費電力が上がり、電源装置を圧迫していくということです。
それへの対策として、一般的に高性能なCPUに取り替える際には電源装置も取り替えるのが普通です。
なお、電源装置の容量が低いにもかかわらず高い電力を消費するCPUを装着すると
電源装置から最悪火が出る可能性があるので注意が必要です。

クロックアップ

CPUもGPUと同じようにクロックアップすることができる。
しかし、CPUのクロックアップにはメモリを巻き添えにする必要があり、低品質なメモリの場合だとクロックアップした時点でフリーズするなど
という問題が発生する可能性があるので、クロックアップをするマニアなどは高品質なメモリを購入するのが一般的です。
数百Mhz単位のクロックアップであれば冷却方式を特に変える必要はありませんが、数Ghz単位のクロックアップを行う場合には
水冷やガス冷などの別の冷却方式を導入しなければ最悪CPUが燃える可能性があるので注意が必要です。

おまけ（Socket 478）

主にデスクトップ用のSocket 478に搭載できるCPUには2種類あります。
・Celeron
・Pentium 4

まず、Celeronは低消費電力を重視した製品で、その分性能が低くなっています。
一方、Pentium 4は性能を重視した製品で、その分消費電力も高くなっています。

Pentium 4とCeleronの同クロック製品を比較してみましょう。

このように、同じ周波数のCPUでも、内部的な部分の値が異なることで、実質的な性能も異なってくるということです。
そして、それによって最大消費電力が上昇しているということも理解いただけたと思います。

まとめ

・CPUを別名中央処理装置と呼び、これがなければコンピュータは動かない。
・現在の主流は複数コアを1つのCPUにまとめた製品。
・キャッシュはL1＞L2＞L3の順に高速。
・周波数が高いほど性能が高い。
・性能が上がれば上がるほど熱や電力も上がる。
・CPUを取り替え後、どうやっても起動できない場合はBIOSの対応を疑うべし。
・同じクロックでも実質的な性能が異なる製品がある。
・クロックアップは自己責任で。


このページの更新

2008/8/16：初版制作。
2010/4/5：第二版更新。文章を一部修正。

その他更新部分に記載のないものについては、ほとんど初版制作日現在の情報です。