CPUのコアとは?シングルコアCPUとマルチコアCPUの違い

最終更新日 2018年03月04日

CPU のコアとは

CPU のコアとは、計算を行う演算回路のことです。実際には計算を行う回路だけでなく、どのような計算を行うのか記憶する回路、計算途中や計算結果のデータを記憶する回路等もあります。

よく CPU を人間の脳に例えることがありますが、CPU のコアは脳の中枢部分にあたります。

・CPU のコアには演算回路や記憶回路等がある

シングルコア CPU とは、マルチコア CPU とは

昔の CPU には1つのコアしかなく、クロック周波数を上げて CPU の性能を上げてきましたが、クロック周波数を上げるほど消費電力が増加し、それに伴い発熱量も増加し、クロック周波数を上げることに限界が生じてきました。

そこでクロック周波数を下げ、CPU のコアを1つから2つにしました。それぞれのコアは独自に処理を行い、人間で言うと CPU に2つのコアがあるということは、1つの仕事を2人で担当することと同じようなものです。

CPU のコア数を増やせば消費電力と発熱量の増加を抑えながら性能を上げることができるので、各 CPU メーカーはクロック周波数を上げて性能向上させるよりも、コア数を増やして性能を向上させることを重視し開発を進めています。

CPU のコア数は増えていき、CPU は1つのコアから2つのコア、さらにもっと多いコア数を持つ CPU が普及しました。

1つのコアを持つ CPU をシングルコア CPU と呼び、複数のコアを持つ CPU をマルチコア CPU と呼びます。同様に2コア CPU をデュアルコア CPU、3コア CPU をトリプルコア CPU、4コア CPU をクアッドコア CPU、6コア CPU をヘキサコア CPU、8コア CPU をオクタコア CPU と呼ぶことが多いです。さらにコア数が多い CPU は、メニーコア CPU と呼びます。

・シングルコア CPU は1つのコアを持つ CPU
・マルチコア CPU は複数のコアを持つ CPU
・CPU のクロック周波数を上げるだけでなくコア数を増やして性能を上げるようになった

CPU のコアの数が2倍になっても性能も2倍にはならない

シングルコア CPU からマルチコア CPU が主流の時代になり、クロック周波数以外で CPU の性能の高さを決める大きな要素にコア数の違いが加わりました。

コア数が多くなるほど性能は高くなりますが、コア数が2倍になっても性能は2倍にはなりません。見方を変えて言うと、CPU の周波数とコア数を掛けた結果の値が同じであれば、性能も同じになるように見えますが、実際は同じにはなりません。

例えば、2つのコアを持つ CPU の周波数 1GHz とコア数2を掛けた結果の値 2GHz と、等しい周波数 2GHz を持つ1つのコアを持つ CPU は、その2つのコアを持つ CPU の性能に匹敵するように見えますが、実際は同じにはなりません。

(前者の CPU(コア2×1GHz)と後者の CPU(コア1×2GHz)は、性能が同じように見えるが、実際は同じにならない。)

簡単に言うと、コアの数を2倍にすると処理速度が2倍になるわけではありません。ソフトウェアが複数のコアを持つ CPU に対応し、複数のコアを活用して処理速度が向上するように作られていなければ、コア数が増えても処理速度の向上は望めません。

人間の世界だと1つの仕事を複数の人にやってもらうためには仕事を分ける必要がありますが、CPU も同じように複数のコアに処理を実行してもらうためには処理が並列化されていなければなりません。並列化されていない処理だと1つのコアで処理を行います。それならば処理を並列化すれば良いのですが、並列化が簡単な処理は多いですが並列化が難しい処理も多いです。

ソフトウェアが複数のコアを持つ CPU に対応するように作られており、大部分の処理が並列化されていれば、大幅な処理速度の向上が望めますが、一般的に何もかも複数のコアに分担させて処理させることは難しいので、コア数が2倍になったら処理速度も2倍とはならず、大体1.25倍〜1.5倍くらい速くなると言えます。ソフトウェアによっては2倍近くまで速くなりますが、大体平均すると高くても1.5倍程度です。

CPU はコア数が多いほど処理速度向上効果が得られにくい

CPU の技術進歩によりコア数が増えており、個人向け家庭用 CPU に限れば18コアの CPU があります。(2018年3月1日時点)CPU 処理速度重視なら、できるだけコア数が多い CPU を選ぶ方が良さそうであり、予算が十分あるなら18コア CPU を選びたいところです。

しかし、CPU はコア数が2倍になったら処理速度は大体1.25倍〜1.5倍くらいになりますが、コア数が多いほど処理速度が向上しにくくなります。

何か1つの仕事を複数の人が分担して行う時、仕事内容によっては人数が多すぎると分担が難しくなり、無理に分担すると逆に仕事の効率が落ちます。

CPU でも同様にコア数が多いほど複数のコアに処理を分散させて効率良く並列化することは難しくなり、処理内容によっては並列化に限度がありコア数が増えても処理速度が変わらず、無理に並列化した結果、逆に処理速度が落ちることもあります。


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