コンピューターパーツの世界をナビゲートするのは、不慣れな人にとっては大変なことです。ハードドライブ、マザーボード、RAM、GPUなど、さまざまなコンポーネントがあり、それぞれにユニークな機能と多くのバリエーションがあります。しかし、間違いなく最も重要なコンポーネントはCPUです。
CPUとは何ですか？
CPUとはCentral Processing Unit（中央演算処理装置）の略である。要するに、CPUはプログラムからの命令を実行する電子機械であり、あなたが友人に電話をかけたり、ウェブブラウザを開いたり、電子メールを書いたりできるようにする。多くの人は通常、「ノートパソコンやデスクトップパソコンのCPUは何なのか」と尋ねるが、CPUがタブレット、スマートフォン、DVDプレーヤー、スマート洗濯機など、他の最新機器にも搭載されていることを知らない！どこにあろうと、CPUは何十億個ものトランジスタを利用して計算を行う。これらの計算によって、デバイスがタスクを実行するためのソフトウェアが実行される。例えば、スマート・サーモスタットのCPUは、命令を実行することによって、そのソフトウェアが暖房と冷房の温度を調整するのを助ける。
CPUはコンピュータの中で何をしているのか？
誤解のないように言っておくが、論理演算や算術演算を自動的に行うプログラム可能な機械はすべてコンピューターである。つまり、ラップトップ、デスクトップ、タブレット、ゲーム機、スマートフォンなどはすべてコンピューターなのだ。では、CPUはコンピュータの中で何をしているのだろうか？バイナリ信号を解釈し、3段階のプロセスでアクションや計算を行い、アプリケーションを実行する：
- フェッチ： CPUはコンピュータのメモリから命令をフェッチし、命令レジスタ（IR）と呼ばれる制御ユニットの一部に格納する。
- デコード： CPUはIRからの命令を命令デコーダーに送る。この組み合わせ回路は、命令を信号にデコードする。
- 実行： デコードされた信号は、実行フェーズのためにCPU内の関連する宛先に移動する。
CPUは他のコンポーネントとも連携する。たとえば、ビデオゲームから送られてくる関連データをグラフィックカードに取り込むことができる。その後、グラフィックカードが情報を処理してモニターに表示する。同様に、CPUはコンピュータのハードドライブからメモリへデータを移動し、より高速にアクセスできるようにします。
CPUはコンピューターの頭脳なのか？
専門家は、コンピュータのコンポーネントを平易な言葉で説明するとき、CPUを脳と呼ぶことが多い。この人体への類推は、CPUの役割の重要な性質を正確に描写しているが、それだけではすべてを語ってはいない。CPUが指示を出すのではなく、ソフトウェアが指示を出すのだ。本当は、コンピューターのソフトウェアとCPUが調和して動作することが、オペレーションの頭脳なのだ。
CPUの何が優れているのか？
クロック速度
クロック速度は、CPUが1秒間に処理できる命令数を示し、一般的にその速さを示す。90年代から2000年代初頭にかけて、CPUのクロック速度は世代が新しくなるたびに大幅に向上した。しかし、クロック速度の進歩は、余分な発熱と消費電力の増加のために停滞し始めた。そのため、最新のプロセッサーは通常、クロックスピードの高い10年前のプロセッサーを上回ることができる。
コア
マルチコア・プロセッサーの革命は、デュアルコアとクアッドコアから始まった。メーカーはクロックスピードの向上に注力する代わりに、1つのチップに複数のCPUを搭載した。現在、高級CPUは32コア、64コア、さらにそれ以上のコアを搭載している。このようなCPUは、ビデオ編集者、ゲームストリーマー、要求の厳しいアプリケーションを使用するユーザーにとっては優れた選択肢だが、一般的なユーザーにとってはやり過ぎかもしれない。
ハイパースレッディング
ハイパースレッディングとは、インテルが開発した技術革新のことで、ワークロードを分割して同時に処理することで、1つのプロセッサーコアを2つのコアのように使えるようにするものだ。大雑把に言えば、ホットドッグを2つに分け、片方から食べ始めるのではなく、2つとも一緒に食べた方が早く食べられるというイメージだ。もちろん、インテルの競争相手であるAMDは、ハイパースレッディングの独自バージョンを持っている。
クロック速度とコアの比較
クロックスピードの高いCPUをスポーツカー、コア数の多いコンピュータをトラックと考えるとわかりやすい。スポーツカーはより速く目的地に到着しますが、トラックはより多くの荷物を運ぶことができます。高速プロセッサとマルチコア・プロセッサのどちらを選ぶべきかは、作業負荷による。例えば、マルチコアが有益なアプリもあれば、より高いクロック速度に依存し、マルチコアを利用しないアプリもある。
CPUはゲームで何をするのか？
グラフィックカードやマザーボード上のGPUは、風景やアニメーションなどゲームのグラフィックを描画し、CPUはゲーム内のメカニクスや人工知能（AI）、マウスやキーボードからの入力などの計算を処理する。少し前のゲームではマルチコアを利用することはなかったが、最近のタイトルは4コア以上を効率的に利用できる。そのため、ゲームに最適なCPUは何かと聞かれたら、6コアとまではいかなくても、少なくとも4コアを搭載し、予算に見合った素早いマルチスレッド処理が可能なプロセッサーを選べと答えるかもしれない。
なぜCPUが遅いのか？
CPUは、老朽化、過熱、電力不足、換気不良などが原因で動作が遅くなることがある。また、マルウェアの種類によっては、システムリソースを乗っ取るものもあります。悪意のあるクリプトマイニングからコンピュータを保護する方法については、悪意のある行為者が金銭的な利益のためにあなたのマシンを使用するのを防ぐ方法をご覧ください。
CPUのメンテナンス方法
CPUを良好な状態に保つには、コンピュータのファンを清潔に保ち、マシンを換気の良い場所に置くようにしましょう。マルウェアによるCPUの使い過ぎを防ぐには、信頼性の高いアンチウイルス／アンチマルウェア・ソフトウェアを使用して、クリプトジャッカーのようなリソース泥棒から守りましょう。また、不必要にリソースを占有するようなプリインストール・ソフトウェアを削除するのもよいでしょう。インテルによれば、もしあなたがコンピューターを自作し、ハードウェアの扱い方を知っているのであれば、数年に一度はサーマルペーストも交換すべきです。最後に、マルウェアの問題のように見えるハードウェアの問題を認識することも、問題が発生したときにトラブルシューティングをより徹底するのに役立つ。