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パソコンのCPUについてです。 CPU周波数・2次キャッシュ容量・3次キャッシュ容...

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質問者

rekkanokenseiさん

2010/8/416:08:28

パソコンのCPUについてです。
CPU周波数・2次キャッシュ容量・3次キャッシュ容量・コア数 とはそれぞれどういう意味ですか?

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b_fifty_oneさん

2010/8/416:47:38

誤解を恐れずわかりやすく言うと以下のような感じです。

・CPU(クロック)周波数
1秒間にどれだけ多くの計算をこなせるか。
数字が大きいほうが高性能です。

・二次キャッシュ/三次キャッシュ容量
CPUが計算するときは、計算の途中結果や一度計算した結果などを保存する「メモ」が必要です。
これがキャッシュなのですが、余り大きくないので、CPUに近いほうから順に1次、2次、3次とあります。
人間に例えるなら、計算するときのメモ用紙ですね。
手元に小さいメモ用紙、ちょっと離れてノート、もっと離れてホワイトボードがある感じです。
もちろん、できるだけ近い方のキャッシュができるだけ大きいほうが速度を出せます。

・コア数
最近のCPUは、1つのCPUの中に計算ユニットが複数個入っています。
これらは別々に動いて計算を分担して行ったり、お互いに別々の仕事をしたりできますので、コア数が多いほうが「並行処理に強い」と言えます。
たとえるなら、行員が一人しかいない銀行と、複数人いる銀行の違いみたいなものですね。
もちろん、多いほうが高性能です。

ただし、コア数についてはあくまで「並行処理」に強くなるだけなので、並行処理できないようなものについてはあまり効果を発揮しません。
上記の銀行の例でも、複数のお客がいるなら行員が複数いたほうが良いですが、一人のお客が大量の通帳を持ってきて、それらの通帳を集約したいとか言っている場合は、複数人で分担するわけにもいきませんから結局行員一人と変わりませんよね。
PCの場合、ソフトによって並列処理できるものとできないものがあります。
並列処理できない重い処理はコア数が多くても少なくても処理時間は一緒です。
#ただし空いているCPUをつかって他のソフトをがスムーズに使えるとかいった違いはあります

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komutai_tkさん

2010/8/416:27:39

CPUは、電子を利用して計算を行う装置です。
例えば、1桁に珠が2つしかないそろばんみたいなもので、この珠の役割を電子が行います。
(ちなみに桁数は32桁が主流で、64桁のものが増えてきました。)
計算の種類には加算や減算の他、ORやNOTなどの論理演算を行うこともできます。

周波数は、1秒間に行う計算の回数を示しています。
1GHzなら、1秒間に10億回の計算を行います。

コアというのは、計算装置のひとまとまりです。
以前は、1つのCPUには1つのコアしか搭載していなかったのですが、
現在ではより多くの処理を同時に行うために、複数のコアを搭載した製品が増えています。
平行して行える計算であれば、コア数が多い方が処理速度は向上しますが、
一続きでないと行えない計算では、コア数が増えても利点はありません。
(例えば、1を2倍して、それを2倍して、それを2倍して…というような計算)
動画の編集や再生などでは、処理を分担して行えるので、コア数が多い方が有利ですし、
複数のソフトを同時に実行する場合にも、コア数が多い方が有利です。

キャッシュというのは、CPUに内蔵された記憶装置です。
通常はメインメモリー(RAM)という装置に処理するデータを入れておいて、
それをCPUに読み込んで処理するのですが、データの読み込み速度が遅いという欠点があります。
そこで、CPUの中に、さっき計算した結果とか、よく使うデータなどを記録しておいて、
メモリーからデータが届く前に計算してしまおうという仕組みです。
次はメモリーからこういうデータが届くだろうと予想しながら計算するので、
予想が外れると無駄な計算をすることになるのですが、多くの場合、処理速度の向上に寄与します。
1次、2次、3次とあり、数字の少ない方が高速でデータを読み込めるようになっています。
基本的には、キャッシュメモリーの容量が多い方が高性能で、
3次キャッシュは搭載していないCPUもあります。
ただ、バランスの問題もあるので、キャッシュメモリーを沢山搭載すれば高性能化だ、とは言えません。

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yamapon0115さん

2010/8/416:25:34

【CPU周波数】
コンピュータ内部の各回路で処理のタイミングを取るためのテンポのこと。
人間に例えれば、脈拍ような物で、このテンポで信号がやりとりされるため、
脈拍が高くなれば血液の流れが速くなるように、クロック周波数が高くなれば、
信号も速く流れる。
クロック周波数を速くすればするほど、コンピュータは速くなるが
、脈拍が高くなりすぎると体が耐えられなくように、クロック周波数も
規定以上に高くするとCPUが動作不可能になる。

単位はヘルツ(Hz)で、1ヘルツなら1秒間に1回の周波数という意味。
パソコンの場合、メガヘルツ(MHz)もしくはギガヘルツ(GHz)が一般的で
メガヘルツは10の6乗で、1,000,000Hz
ギガヘルツは10の9乗で、1,000,000,000Hz

つまり1GHzの場合、1秒間に10億回ということだ。

1971年に登場した世界初のマイコンであるIntel 4004は
500kHzで動作していたという。
2000年には1GHzになったため、約30年で2,000倍になったことになる。

【2次キャッシュ容量・3次キャッシュ容量】
CPU(プロセッサ)内部に設けられた高速の記憶装置のことで、
ここに使用頻度の高いデータを蓄積しておくことにより、メインメモリへの
アクセスを減らすことができます。

L2キャッシュの容量が大きい=パソコンの処理を高速化することができます。
例えば、3段階のキャッシュメモリを搭載した場合において、まずCPUは高速で
容量の小さい1次キャッシュにデータを読みに行き、1次キャッシュにデータが
なかった場合は、より低速でより容量の大きな2次キャッシュに読みに行きます。

そして、最後に3次キャッシュのデータが読み込まれます。精度の高いグラフィック
表示を目指すユーザーや、ゲームユーザーは特に注目の値となります。キャッシュが
多いCPUの方が動きが高速化しますのでこれも重要な要素になりますね。

【コア数】(マルチコア)
マルチコア (Multiple core, Multi-core) は、1つのプロセッサ・パッケージ内に
複数のプロセッサ・コアを封入した技術であり、マルチプロセッシングの一形態である。

外見的には1つのプロセッサでありながら内部的には複数のプロセッサとして
認識されるため、主に並列処理を行わせる環境下においては、プロセッサ・チップ
全体での処理能力を上げ性能向上を果たすために行われる。このプロセッサ・
パッケージ内のプロセッサ・コアが2つであればデュアルコア、4つであれば
クアッドコア、6つであればヘキサコア、8つではオクタルコア又はオクタコアと呼ばれる。
高性能な専用プロセッサの中には数十個ものコアを持つものがあり、
メニーコア (Many core) と呼ばれる。 従来の1つのコアを持つプロセッサは
マルチコアに対してシングルコアと呼ばれる。

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lockin0220さん

2010/8/416:23:08

CPUはパソコン上で動作するソフトウェアの命令を処理して、様々な動作をするために必要なものですね

CPUの中を荷物配送をする作業場と見立てましょう。命令は荷物です。

コア数とは作業員と思ってください。多ければ多いほど一度に沢山処理できますよね
CPU周波数(クロック数)は作業員の作業スピードです。数字が大きければそれだけ早く沢山の荷物を捌けます
二次キャッシュ、三次キャッシュとは荷物を貯めて置く場所です。
多くの作業員作業したときに荷物が無くなってしまっては作業員も暇になります。
そこで二次キャッシュ、三次キャッシュをつくって、そこに一時的に荷物をおいて作業員を暇にさせないようにするのと
荷物を取りに行く時間を節約しています。

なんとなくおわかりでしょうか?

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