中央処理装置

CPUとは

CPU（Central Processing Unit・中央処理装置）は、パソコンやスマートフォン、サーバーなど、あらゆるコンピューターの「頭脳」にあたる部品です。プログラムに書かれた命令を1つずつ読み取り、計算や判断を行って、ほかの部品に指示を出します。

CPUの中のしくみ

CPUの中には、主に次の部分があります。

• 制御装置：命令を読み解き、ほかの部分に指示を出す
• 演算装置：足し算や比べるなどの計算をする
• レジスタ：今使っている数を、ほんの少しだけ置いておく場所
• キャッシュ：よく使うデータを置いておく、CPUのすぐそばの小さく速い記憶（L1・L2・L3）

1つの命令は、「取り出す（フェッチ）→ 読み解く（デコード）→ 計算する（実行）→ 結果を書き戻す」の順に進みます。

CPUの性能を表す数字

クロック周波数（GHz）

CPUの中の部品が動きをそろえるための合図の速さです。3GHzなら1秒間に30億回の合図を打ちます。2000年代の半ばからは、熱の問題で大きくは伸びていません。

コア数・スレッド数

コアは、計算をする中心部分の1組です。コアが多いほど、手分けできる仕事を同時に進められます。スレッドは、同時に進められる処理の流れの数です。

キャッシュの大きさ

キャッシュが大きいほど、遠くのメインメモリまでデータを取りに行く回数が減り、速さが出やすくなります。

CPUとGPUのちがい

CPUは、少ない数の器用なコアで、分かれ道の多いさまざまな仕事をこなすのが得意です。一方、GPUは小さなコアを何千も並べ、同じ計算を一斉に行うのが得意です。AIの学習や推論には大量の同じ計算が必要なため、GPUやNPUなどの専用チップが使われることが多くなっています。

CPUを選ぶときの考え方

GHzやコア数だけでは、速さは比べられません。同じGHzでも、世代によって1回の合図でこなせる仕事の量がちがうためです。文書作成や表計算のようなふだんの仕事では1つのコアの速さが、動画の書き出しや多くのアプリを同時に使う仕事ではコアの数が効きやすくなります。使う仕事に合わせて選ぶことが大切です。