CPUのクロック周波数とは?性能比較の注意点

最終更新日 2018年03月04日

CPU のクロック周波数とは

音楽を演奏する際、お互いにタイミングを合わせるために手拍子やメトロノームを使うことがあります。同じように CPU 内部の部品もお互いにタイミングを合わせるためにクロック信号を利用します。以下は、クロック信号のイメージ図です。

クロック信号
クロック信号

クロック信号は電圧が高い、電圧が低いを周期的に繰り返しており、電圧が高くなった時から次にまた電圧が高くなる時までが1クロックです。

CPU はクロック信号に合わせて動作しますので、1クロックの時間が短いほど高速に動作します。1(秒)を1クロックの時間で割ると、1秒間あたりのクロック数を求められます。これをクロック周波数呼び、単位は Hz(ヘルツ)を用いて表します。動作周波数と呼ぶこともあります。

例えば1クロックの時間が0.1秒だと、クロック周波数は 1÷0.1 で 10Hz です。つまり、1秒あたりのクロック数は10です。パソコンに搭載される CPU のクロック周波数は 1GHz 超えが当たり前となりましたが、1GHz の場合は1クロックの時間は1ナノ秒、1秒間あたりのクロック数は10億です。

CPU の種類が異なれば、クロック周波数だけで性能比較できない

クロック周波数の高さは、CPU の処理速度の速さの1つの目安になりますので、クロック周波数が高いほど、CPU の性能は高いと言えます。

しかし、このクロック周波数だけでは、CPU の性能を比較することは難しいです。まず CPU のメーカーが違うと、設計から異なってきます。また同じメーカーの CPU でも、種類によっては設計が異なります。そのため、クロック周波数だけでは性能を比較できません。

(ここで言う CPU の種類とは、マイクロアーキテクチャ、開発コードネーム、ブランドをまとめて種類としています。これらの中で1つでも異なれば、違う種類です。)

さらに同じ種類の CPU でもクロック周波数だけでは性能比較できないことがあります。

例えば、CPU A とCPU B があったとします。A の方が B よりもクロック周波数は高いとします。CPU はクロック周波数が高いほど高速に動作しますので、クロック周波数に限ってみれば A の方が性能が高そうです。

ここで、CPU A のコア数は1、CPU B のコア数は2とします。コアは CPU にとっての頭脳です。コア数が2倍になれば性能が2倍になるわけではありませんが、CPU にとっての頭脳が増えますので大幅に性能がアップします。

そのため、CPU A と比べて CPU B の方がクロック周波数が低くても CPU B の方がコア数が多いので、CPU A よりも性能が高くなることがありえます。

このように CPU の性能はクロック周波数だけで決まらず、コア数や他にも性能を左右する要素があります。

メーカーが異なる場合はもちろんですが、メーカーが同じでも CPU の種類が異なる場合や、メーカーと CPU の種類が同じでもクロック周波数以外の仕様が違うなら、クロック周波数だけで性能を比較するのは難しいです。

・メーカーが異なるとクロック周波数だけで性能比較できない
・CPU の種類が異なるとクロック周波数だけで性能比較できない
・クロック周波数以外の仕様が異なるとクロック周波数だけで性能比較は難しい

クロック周波数は同じ種類の CPU の性能の比較に使う

同じ種類の CPU であれば、大体クロック周波数だけで性能を比較できます。コア数やキャッシュメモリー容量等、クロック周波数以外の仕様によっても CPU の性能が違ってきますが、同じ種類の CPU であれば、クロック周波数以外の仕様は大体同じのため、クロック周波数の値が大きい方が性能が高い場合が多いです。

例えば、インテル社の CPU で、マイクロアーキテクチャが Core、開発コードネームが Wolfdale、ブランドが Core 2 Duo である CPU は、以下のラインナップです。

製品 クロック
周波数
コア数 キャッシュ
メモリー
(L2)
Core 2 Duo E8190 2.67GHz 2 6MB
Core 2 Duo E8200 2.67GHz 2 6MB
Core 2 Duo E8300 2.83GHz 2 6MB
Core 2 Duo E8400 3GHz 2 6MB
Core 2 Duo E8500 3.17GHz 2 6MB
Core 2 Duo E8600 3.33GHz 2 6MB

CPU の性能に影響してくるコア数やキャッシュメモリーは同じで、クロック周波数が異なっていますが、これらの CPU に限ればクロック周波数が高いほど性能が高いです。

これらの CPU は、マイクロアーキテクチャや開発コードネーム、ブランドが同じでした。また、クロック周波数以外のコア数やキャッシュメモリー容量は同じでしたので、クロック周波数だけで性能比較できました。

同じインテル社の CPU でも、マイクロアーキテクチャや開発コードネーム、ブランドどれか1つ異なるだけでも違う種類の CPU となりますので、クロック周波数のみで性能の高さを比較するのは難しくなります。

これらが同じでもクロック周波数以外、特にコア数が異なるとクロック周波数のみで性能比較するのは難しくなります。


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