Evaluation and acceleration of CPU
CPUの性能を数字で表す方法を理解しましょう！
1. CPUによって変わる数字
1.1. 頭の回転の速さ
- クロック周波数(Clock Frequency)単位はHz(N回/秒)。
- クロックサイクル周期(Reciprocal): time required for 1 clock cycle(N秒/ 回)
1.2. 命令を処理する効率
- CPI(Clock Per Instruction)(1回/命令)。小さいほど効率よく処理できる。
2. 1をまとめて一つの値で表す
Million Instructions Per Second $$ MIPS(100万回/秒) = \frac{1}{CPI}(命令/回)\times クロック周波数(回/s) \div 1M $$
3. 命令の多様性を考慮した数値
しかし、実際のプログラムでは、必要なクロック数は命令よって異なります。そこで、よく使う命令ほど大きく反映され、あまり使わない命令ほどあまり反映されない計算をしたものが命令ミックスです。 命令ミックス(出現頻度(%)を（重み付け）する。) 重みづけされる対象はMIPSです。
4. 部品の個数
コア数
コア数は作業を分担できる数 コア数はその1つのCPU内にあるコアの数を表します。コア数が多ければ多いほど、処理速度が上がります。
「シングルコア」と「マルチコア」の違い CPUのコア数には、大きく分けて「シングルコア」と「マルチコア」の2種類があります。
シングルコアは、1つのCPUに対して1つのコアが内蔵されているCPUで、「マルチコア」は、1つのCPUに複数のコアが内蔵されたCPUを指します。マルチコアは、作業量を複数のコアに分散させられるため、1つのコアの作業量をシングルコアよりも削減でき、1コアあたりの発熱量や消費電力量を抑えられるメリットもあります。
かつては1CPUにつき1コアのシングルコアが主流でしたが、大手半導体メーカーのIntel®とAMDが2005年6月に同時に、CPU内にコアが2つ搭載された「デュアルコア」と呼ばれる製品を発表したのがきっかけで、1つのCPUにつき複数のコアが搭載されるようになりました。
コア数の数え方は「～コア」となるため、2つの場合は2コア、4つの場合は4コアという表現になります。2コアは「デュアルコア」、4コアは「クアッドコア」、6コアは「ヘクサコア」、8コアは「オクタコア」と呼ばれます。
第12世代のIntel Core プロセッサーからPコアとEコアの2種類が搭載 マルチコアが主流となったのと並行して、IntelのIntel® Core™ iシリーズの第12世代からは、従来の処理性能に優れたPコアとあわせて、電力効率を重視して設計されたEコアが搭載されました。
Pコアが動画編集や演算処理などの高負荷なタスクを受け持つのに対して、Eコアはバックグラウンド処理を行います。
また、Eコアは省電力性に優れており、第12世代からPコアと同時に搭載されたことで、性能と低消費電力の両立が可能となりました。
CPUのスレッド数は1つのCPUが同時実行できるプログラム数 スレッド数とは1つのCPUが同時に実行することのできるプログラムの数のことを示します。
スレッドは英語のThreadから由来しており、「より糸」「脈路」「筋」といった意味を持ちます。
シングルスレッドorマルチスレッド スレッドは「シングルスレッド」と「マルチスレッド」の2つに分類されます。
「シングルスレッド」は一つの実行プログラムを一つのスレッドで行い、処理を並行で行わない形式のことを指します。一方「マルチスレッド」は複数の処理を並行で行うことを表します。近年のCPUは大方「マルチスレッド」で対応しています。
マルチスレッドは並行でプログラムを実行することができるため、マルチスレッドに最適化されたアプリケーションであれば早い処理速度で動作させることが可能です。
CPUの「クロック周波数」とは クロック周波数は指示を処理するスピード クロック周波数はCPUが指示されたことを処理できるスピードのことをいいます。コア数、スレッド数と同様に、CPUの性能を示す指標の一つです。
コンピューターの世界では、情報を0と1の2つの数字で表現します。これは電気のON（1）とOFF（0）の切り替えを行っているためです。このONとOFFの切り替えが早ければ早いほど処理スピードも上がるという仕組みです。
単位はHz。1秒間で何回振動したか クロック周波数はHz（ヘルツ）という単位で表され、1秒間に何回振動したかを表す単位です。CPUが1秒間に何回ONとOFFの切り替えが可能かを示す指標という理解でよいです。
例えば、最新のCPUはクロック周波数が3GHzである場合、1秒あたり約30億回ONとOFFの切り替えを行っているということになります。
コア数、クロック周波数、スレッド数の確認方法 パソコンなどを購入する際に、企業の公式ホームページや比較サイトなどで、パソコンのスペック表に記載されていることがあります。
一方で現在、使用されているパソコンからそれぞれの数を確認できることは意外に知られていないかもしれません。これより、コア数、クロック周波数、スレッド数の詳しい確認方法についてWindowsとMac別に紹介します。
Windowsでの確認方法 まずは、Windows11で確認する方法を紹介します。
複数の方法で確認できるので、実行しやすいもので確認してみてください。
「システム情報」からの確認 Windows11の場合、左下のタスクバー上にある検索入力欄に「システム情報」と入力すると、「最も一致する検索結果」に「システム情報」が表示されますのでクリックします。
クリックすると、「システム情報」アプリが表示されプロセッサという欄にCPUの情報が記載されています。
cpuコア数_1.png 例えば「Intel(R) Core(TM) i5-7300U CPU @ 2.60GHz、2712 MHz、2個のコア、4個のロジカル プロセッサ」と記載されている場合、それぞれ
2.60GHz・・・クロック周波数 2個のコア・・・コア数 4個のロジカルプロセッサ・・・スレッド数 を表しています。
「タスクマネージャー」からの確認 Windows11の場合、左下のタスクバー上にある検索入力欄に「タスクマネージャー」と入力すると、「最も一致する検索結果」に「タスクマネージャー」が表示されますのでクリックします。または「Ctrl」と「Alt」と「Del」を同時に押すと、「タスクマネージャー」という項目が表示されますのでクリックします。
すると「タスクマネージャー」のアプリケーションが開きます。
cpuコア数_4.pngのサムネイル画像
左横の「パフォーマンス」を選択すると基本速度（クロック周波数）、コア数、論理プロセッサ数（スレッド数）をそれぞれ確認することができます。
「PowerShell」からの確認 Windows11の場合、左下のタスクバー上にある検索入力欄に「Windows PowerShell」と入力すると、「最も一致する検索結果」に「Windows PowerShell」が表示されますのでクリックします。
するとWindows PowerShellと呼ばれるコマンドプロンプトのような画面が表示されます。
cpuコア数_2.pngのサムネイル画像
コマンドに以下の項目を入力するとコア数とスレッド数を取得できます。
コマンド：WMIC CPU Get NumberOfCores,NumberOfLogicalProcessors
Macでの確認方法 ここまでWindowsでの確認方法を紹介しましたが、Macでのコア数、スレッド数、クロック周波数の確認方法も紹介します。
画面右上のリンゴマークのアイコンをクリックして、「このMacについて」をクリックします。
すると、MacOSに関する情報が記載されているポップアップが表示され、プロセッサ欄にクロック周波数が「○GHz」という表記で記載されています。
さらに、「システムレポート」をクリックするとコア数などの詳細な情報を確認できます。
CPUでパソコンを選ぶ際のポイント、見方
コア数とクロック周波数に特に注意 CPUを選ぶ際のポイントとして、特に気にするべきなのはコア数とクロック周波数です。パソコンの用途と使い方によって、コア数ないしクロック周波数のどちらをより重視するべきかが変わります。例えば、CPUへの負荷が高いとされる動画編集や3Dモデリング、ネットゲームを行う場合は、CPUの上位モデルを選ぶとよいでしょう。8コア（オクタコア）以上のCPUを選べば間違いないです。
ネットの閲覧やWeb会議、文書編集を主に利用される場合は、コストパフォーマンスを加味すると2～6コアの下位、ミドルレンジモデルのCPUで十分です
CPUはメーカーやブランドから選ぶのも方法の一つ CPUは、コア数・スレッド数だけでなく、IntelやAMDなどのメーカー・ブランドから選ぶのも方法の一つです。