自作PC「CPUの基礎(基本構造と性能の見方)」のご紹介

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CPUとは

CPUは、PCシステムの「頭脳」にあたる半導体回路であり、プログラムされた命令に従って計算を行ない、OSやアプリケーションを動作させる役割を持っています。

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CPUの基本性能

CPUの中でも実際に計算を行なう部分を「コア」と呼び、CPUの基本性能は、このコアの構造(アーキテクチャ)とコア数、同時処理できるプログラム数(スレッド)、コアの動作スピード(クロック)で決まります。

いかに効率よく計算力を高めるか

コアの規模を大きくしたり、コア数を増やしたりクロックを高めると消費電力と発熱も大きくなるので、1コアで2スレッドを処理したり、コア温度を監視しながら安全な範囲内でクロックを高めるブースト機能を導入するなど、許容範囲の中でいかに効率よく計算力を高めるかが競われています。

CPUに対応したソケットを持つマザーボードが必要

自作用パーツとしてのCPUは、放熱用の金属板で覆われた小さな四角形の基板に実装されています。その基板の裏側が接点になっており、マザーボードのソケットに装着して使用します。ソケットの仕様は、CPUのメーカーや世代によって異なるので、CPUに対応したソケットを持つマザーボードが必要です。

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Intel Coreシリーズのソケット仕様

Intel Coreプロセッサーは、LGA（(LGA2066/LGA1700/LGA1200など）という接点方式を採用しており、CPUの基板裏側に多数の接点があり、マザーボード側に細かいピンがあります。

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自作PC「インテルCPU対応ソケット別(LGA2066/LGA1700/LGA1200)スペック一覧」のご紹介

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AMD Ryzenシリーズのソケット仕様

Ryzenシリーズは主にSocket AM5/AM4というソケットを採用。CPU裏側に多数のピンがあり、マザーボード側にはピンが入る多数の穴があいたソケットがあります。

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自作PC「AMD CPU対応ソケット別(Socket sWRX8/AM5/AM4)スペック一覧」のご紹介

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CPUの基本性能はアーキテクチャ×クロック×コア/スレッド数で決まる

CPUの基本構造「アーキテクチャ」

アーキテクチャが進化すると効率がよくなります。第●世代Core、Zen●世代Ryzen、開発コード名●●●●などでCPUの基本構造「アーキテクチャ」がわかります。

インテルCPUコードネーム一覧のご紹介
CPUコードネーム		世代
Raptor Lake	ラプターレイク	第13世代Core
Alder Lake	アルダーレイク	第12世代Core
Rocket Lake	ロケットレイク	第11世代Core
Comet Lake	コメットレイク	第10世代Core
Cascade Lake-X	カスケードレイク・エックス	CoreX
Olce Lake	アイスレイク	モバイル向け第10世代Core
Coffee Lake Refresh	コーヒーレイク・リフレッシュ	第9世代Core
CoffeeLake	コーヒーレイク	第8世代のCore
Skylake-X	スカイレイク・エックス	CoreX
OKabyLake	ケイビーレイク	第7世代Core

インテルCPUコードネーム一覧のご紹介

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AMD(Advanced Micro Devices)CPUコードネーム一覧のご紹介
CPUコードネーム	シリーズ
Raphaelラファエル	Ryzen7000シリーズ
Chagall PROシャガールプロ	Ryzen Threadrippe PRO 5000WXシリーズ
Cezanneセザンヌ	Ryzen5000Gシリーズ
Vermeerフェルメール	Ryzen5000シリーズ
Renoirルノワール	Ryzen PRO 4000シリーズ
CastlePeakキャッスルピーク	Ryzen Threadripper 3000シリーズ
Matisseマティス	第3世代Ryzenシリーズ
Picassoピカソ	RyzenGシリーズ
Pinacle Ridgeピナクルリッジ
Raven Ridgeレイブンリッジ

AMD(Advanced Micro Devices)CPUコードネーム一覧のご紹介

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定格クロック/ブーストクロック（単位GHz）

命令を処理するスピード。クロックが上がると命令の処理スピードが上がります。最近のCPUは重い処理を実行するために一時的にクロックを「ブースト」する機能も搭載されています。

コア

命令を実行する頭脳。コア数が増えれば命令を処理する頭脳が増えます。

スレッド

実際に実行する命令。スレッド数が増えれば同時に実行できる命令の数が増えます。

高クロック、多コア時の消費電力に注意

高クロック、多コアになると消費電力も増えるので、それに対応した電源ユニットが必要になります。

自作PC「電源ユニット選びの注目ポイント、ハイエンドでは消費電力が増大傾向」についてご紹介

自作PC「電源ユニット選びの注目ポイント、ハイエンドでは消費電力が増大傾向」についてご紹介ご訪問ありがとうございます。今回は、自作PC「電源ユニット選びの注目ポイント、ハイエンドでは消費電力が増大傾向」についてご紹介します。...

CPU市場は、IntelとAMDの2強の寡占状態

CPU市場は、IntelとAMDの2強の寡占状態で、両者の主力CPUを理解することがCPU選びの近道です。

IntelCoreシリーズのラインナップは、上から順に、「i9」「i7」「i5」「i3」と分類され、AMDも同様に「Ryzen9」「Ryzen7」・・と似たような数字の組み合わせでラインナップを構成しています。

CPUは上位のグレードほどコア/スレッド数が多く、高性能

CPUは、上位のグレードになるほどコア/スレッド数が多くなります。第12世代Coreプロセッサーは、2種類の異なる性質を持つコアを組み合わせた構造になっており、Eコアと呼ばれる高効率コアの効果は高く、Eコアとして増えた分のコア/スレッド数がそのまま性能の上乗せされてゆくことになります。

CPUカテゴリ別価格帯一覧のご紹介
カテゴリ	価格帯	Intel	AMD
クリエイティブ向け	10万円	Corei9	Ryzen Threadripper Pro/ Threadripper
クリエイティブ向け	8万円	Corei9	Ryzen9
ゲーマー向け	4万円	Corei7	Ryzen7
ゲーマー向け		Corei5	Ryzen5
エントリー向け	2万円	Corei3	Ryzen3
エントリー向け	1万円	Pentium Celeron	Ryzen3

インテルCPUは、開発コードネームで特徴がわかる

この第12世代Coreプロセッサーは「AlderLake」の開発コードネームで呼ばれることが多いです。IntelのCPUは開発コードネームがアーキテクチャにひも付いているので、コードネームからCPUの特徴が分かるようになっています。

自作PC「インテルCPU対応ソケット別(LGA2066/LGA1700/LGA1200)スペック一覧」のご紹介

AMD CPUは、「Zen名」で区別する

AMDのCPUにも開発コードネームはあるが、あまり浸透していないため覚えなくてもOK。アーキテクチャに直接「Zen」、「Zen+」、「Zen2」、「Zen3」と名前が付いているので、それで区別するのが一般的です。

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インテル第12世代Coreプロセッサーの特徴

【1】前世代からアーキテクチャが大進化
【2】高性能Pコアと高効率Eコアを併用
【3】DDR5、PCI Express5.0に対応
【4】高MTPモデルは熱対策に注意

PコアとEコアの2種類を最適に使い分ける新しいアーキテクチャを採用。最新ゲーム、クリエイティブ用途に強いDDR5採用などの先進性でリードしています。

製品名	コア数/スレッド数	定格/ 最大ブーストクロック	倍率アンロック	内蔵 GPU	MTP
Corei9-12900K	16C(8P+8E)/24T	3.2GHz+2.4GHz/ 5.2GHz+3.9GHz	◯	◯	241W
Corei7-12700K	12C(8P+4E)/20T	3.6GHz+2.7GHz/ 5GHz+3.8GHz	◯	◯	190W
Corei5-12600K	10C(6P+4E)/16T	3.7GHz+2.8GHz/ 4.9GHz+3.6GHz	◯	◯	150W
Corei5-12400	6C/12T	2.5GHz/4.4GHz	◯	◯	117W
Corei3-12100	4C/8T	3.3GHz/4.3GHz	◯	◯	89W

C=コア数、T=スレッド数、P=Perfomanceコア数、E=Efficientコア数

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AMD Ryzen 5000シリーズの特徴

【1】コアを増やしやすい「チップレット」構造
【2】Zen3アーキテクチャでゲーム性能も向上
【3】安価なマザーボードも多数発売中
【4】GPU非搭載モデルが多いのは要注意

AMD Ryzen 5000シリーズは、CPUコアを8コア単位で別チップ構成する「チップレット」の恩恵からコア数で優位があり、クリエイティブに強い製品です。劣勢のゲーム性能も世代を経るごとに改善されています。

製品名	コア数/ スレッド数	定格/ 最大ブーストクロック	倍率アンロック	内蔵 GPU
Ryzen95950X	16C/32T	3.4GHz/4.9GHz	O	なし
Ryzen95900X	12C/24T	3.7GHz/4.8GHz	O	なし
Ryzen75800X	8C/16T	3.8GHz/4.7GHz	O	なし
Ryzen75700G	8C/16T	3.8GHz/4.6GHz	O	O
Ryzen55600X	6C/12T	3.7GHz/4.6GHz	O	なし
Ryzen55600G	6C/12T	3.9GHz/4.4GHz	O	O

C=コア数、T=スレッド数

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たくさんの機能が統合、CPUには役割が多数!

半導体技術が進歩するにつれ、かつては外部のパーツが制御を担当していた機能の多くがCPUに統合されてゆくようになります。従来チップセットの担当だったメモリコントローラや、ビデオカードやストレージを接続するPCI Expressのコントローラも統合しており、CPUの仕様がメモリやストレージの性能に影響することも多くなっています。

CPUの構成（接続ユニット）
CPU	メモリ
	ビデオカード
	PCI Express/M.2SSD
	ディスプレイ
チップセット	拡張カードなど
	USB機器
	SSD/HDD

CPUの性能を知るベンチマークテスト

PCの頭脳であるCPUの性能を知る際の指標になるのが、ベンチマークテストです。

Mutli CoreとSingle Coreでのニつの指標

CPU性能のテストとしてもっともメジャーなのは「CINEBENCH R23」。CPUのコア/スレッドを全部使ってレンダリングするCPU(Mutli Core)”、1スレッドのみでレンダリングする“CPU(Single Core)”のニつの指標で性能の目安を判断します。

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総合性能の目安「PCMark10」

より実践的なテストとして、一般用途の総合性能の目安として使われるのが、PCMark10だ。実際のアプリに近いテストツールを走らせてネットショッピング、ビデオ会議、ワープロ、表計算、写真編集、動画エンコード、レンダリング、簡単な3Dゲームまで、PCの一通りの性能を計測できます。

マルチスレッド性能を効率よく活用するにはソフトウェアの対応も重要

マルチスレッド性能はCPUが最大に効率よく利用された場合のピーク性能と言えるが、一定以上のコア/スレッドを有効活用するにはソフトウェアの対応も必要になります。

通常用途で有効なのは4〜6コア程度までで、それ以上のコアはエンコードやレンダリングでは有効な一方、ほかの用途では持て余しがちになります。「CINEBENCH」のCPUスコアで大差が付いていても、PCMark10での差が少ない場合などは、そういうところが原因。

CPUは冷却が大切!、CPUクーラーも重要

CPUは発熱が大きいため、CPUクーラーによる冷却が必須になります。ピーク性能が長続きしないだけでなく、最悪の場合はサーマルスロットリング(一時停止や低速動作による調整)が発生してしまいます。

特に最新のCoreプロセッサーは、ブースト時の電圧が今までよりも高い数値に設定されているため(高温になりやすい)、最大性能を発揮するには、強力な水冷クーラーと高耐久マザーボードが重要。

CPU付属のクーラー

CPU付属のクーラーは必要最低限の性能だ。上位グレードの高性能モデルには付属していません。

市販の大型空冷クーラー

市販の大型空冷クーラーは、付属クーラーよりもかなり冷却性能がよく、ミドルレンジCPUまでなら性能と静音性を両立できる製品です。

リンク

最上位クラスCPUは、簡易水冷クーラーが必須

発熱の多い最上位クラスCPUの性能をフルに発揮させるには、28cm以上の大型ラジエータを搭載した簡易水冷クーラーが必須。

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CPUとは

CPUの基本性能

いかに効率よく計算力を高めるか

CPUに対応したソケットを持つマザーボードが必要

Intel Coreシリーズのソケット仕様

AMD Ryzenシリーズのソケット仕様

CPUの基本性能はアーキテクチャ×クロック×コア/スレッド数で決まる

CPUの基本構造「アーキテクチャ」

定格クロック/ブーストクロック（単位GHz）

コア

スレッド

高クロック、多コア時の消費電力に注意

CPU市場は、IntelとAMDの2強の寡占状態

CPUは上位のグレードほどコア/スレッド数が多く、高性能

インテルCPUは、開発コードネームで特徴がわかる

AMD CPUは、「Zen名」で区別する

インテル第12世代Coreプロセッサーの特徴

AMD Ryzen 5000シリーズの特徴

たくさんの機能が統合、CPUには役割が多数!

CPUの性能を知るベンチマークテスト

Mutli CoreとSingle Coreでのニつの指標

総合性能の目安「PCMark10」

マルチスレッド性能を効率よく活用するにはソフトウェアの対応も重要

CPUは冷却が大切!、CPUクーラーも重要

CPU付属のクーラー

市販の大型空冷クーラー

最上位クラスCPUは、簡易水冷クーラーが必須

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