CPU

 CPUは、パソコンやサーバーにおいて数値演算を行う最重要パーツです。
 CPUの演算速度が実質パソコンの速さであり、マザーボートと強い依存関係があるため、メモリやハードディスクのように購入後、容易に増設や入れ替えが出来ないパーツです。
 このため、パソコン、サーバーを購入する際は、特にCPUの性能に気をつける必要があると言えます。


目次
3.SoC

1.CPUの性能


 昔はクロック周波数だけで表せましたが、現在は、クロック周波数コア数スレッド数、その他からCPUの性能を判断します。

 その他は、L3キャッシュ容量、製造プロセス(リソグラフィー)、TDPなどです。


クロック周波数

 CPUの性能を表す1つの指標です。コンピュータの内部は全て「0」か「1」の2進数で処理されていて、CPUは振り子のように「0」「1」を切替えて演算を行います。 この「0」「1」の切替え速度を表す単位がクロック周波数で、単位はGHz(ギガヘルツ)です。
 1GHzの場合、1秒間で1,000,000,000回(10億回)「0」「1」の切替えが行われます。
 このHzが大きければ大きいほど、CPUの処理速度は速いと言えます。
 一昔前はクロック周波数が唯一のCPUの速度を表す指標だったのですが、半導体製のCPUはクロック周波数を上げれば上げるだけCPUの発熱量が上がってしまうため、2005年頃、クロック周波数を上げることによるCPUの速度アップは一旦限界を迎えることになりました。

コア数

 複数のCPU機能を1つのCPUの中に内包し、並列処理を行うことでCPUの速度アップを方法において、 CPUに内包したCPU機能のことをコアと呼び、そのコアの数をコア数と呼びます。また、コアを複数持つCPUをマルチコアCPUと呼びます。コア数が多ければ多いほどCPUの処理速度は速いと言えます。

スレッド数

 ハイパースレッディング(HT)というインテル独自の技術により、同一CPU上で複数の命令を実行できます。これにより、1つのCPUであっても2CPU同時に使用しているような実行速度になります。
 この同一CPU上で実行される命令のことをスレッドと呼び、同時に実行できるスレッドの数をスレッド数と呼びます。スレッド数が多ければ多いほどCPUの処理速度は速いと言えます。
 上記コアと比較して仮想コアとも呼ばれます。コアのように物理的にCPU機能が分離しているのではなく、あくまでHTプログラムによってマルチ化されています。
 例えば2コアでHT機能付きであれば、4スレッド同時に命令を実行できます。対して4コアHT無しの場合、同じく4スレッド同時に命令を実行できますが、HTプログラムを経由しない分4コア、HT無しの方が高速です。


2.CPUの製造メーカー

 2019年3月現在、インテルがシェア約60%、AMDがシェア約40%と云われています。
 ここではインテルのCPUについてまとめています。AMDの「Ryzen」シリーズについてはこちらで詳しくまとめています。


インテルのCPU製品の「ブランド」

 CPUの性能は、クロック周波数だけでは表せなくなり、コア数、スレッド数などを含め総合的に判断しなければならなくなりました。
 しかし、それでは消費者に分かりにくいので、インテルはXeon Platinum、Xeon Gold、Core i9、Core i7といった製品のブランド名を用いて、名前だけである程度のCPU性能グレードを判断できるようにしました。


 ~ ブランドのグレード ~
 【企業向け】

 Xeon Platinum > Xeon Gold > Xeon Silver > Xeon W > Xeon E3
 > Xeon Bronze

 【個人向け】

 Core X > Core i9 > Core i7 > Core i5 > Core i3 > Pentium > Celeron


※Core XはCore i9のプロセッサナンバー末尾にXのつくCPUの総称です。


Core vProとは
 企業内で使われるPCの日常の運用管理業務を支援するのに適したハードウェアを備えていること示す目的でパソコンに与えられるブランド名です。
 CPUに付けられたブランド名ではありません。昔の「Centrino」と指し示す対象は違いますが、意味合いは同じです。


【個人向け】インテルのCPU製品ラインナップ

インテルのCPU製品の世代

 同じCore i7どいうブランドでも第一世代、第二世代というように発売時期によってグレードアップされ、その性能が、全く違います。

 大まかにですが、世代が進むごと総合的な見直しが図られ、約20%~40%の速度向上が進められ、あわせて省電力化などの機能も進化します。

 2019年10月以降、ついに製造プロセス10nmの第10世代Canon Lakeがローンチされます。今は買い控えた方が良い時期かもしれません。


【インテルCPU製品の世代一覧】

世代 発売時期 ロゴ 製造プロセス 対応メモリ 備考
第1世代 Nehalem 2008年 45nm DDR3
第2世代 Sandy-bridge 2011年 32nm DDR3
第3世代 Ivy-bridge 2012年 22nm DDR3
第4世代 Haswell 2013年 22nm DDR3
第5世代 Broadwell 2014年 14nm DDR3
第6世代 Skylake 2015年 14nm DDR4 対応メモリがDDR4になる。
第7世代 Kaby lake 2016年 14nm DDR4 Core i9については、
Skylake-Xとして第7世代で登場。
第8世代 Coffee Lake 2017年 14nm DDR4
第9世代 Coffee Lake
Refresh
2018年 14nm DDR4 【最新】
第10世代 Canon Lake 2019年 未定 10nm DDR4
第11世代 Ice Lake 未定 未定 10nm DDR4

※製造プロセス(リソグラフィー):CPUの半導体の回路線幅。小さければ小さいほど半導体の密度が上がり、結果同一面積により多くの半導体を配置することができ、CPUの速度向上につながります。


インテルのCPU製品のプロセッサナンバー

プロセッサナンバーの確認方法

 CPUのプロセッサナンバーは、Windows10の場合、スタートボタンを右クリック→「システム」をクリックすると、以下の画面が表示されます。この中の「プロセッサ」を見れば分かります。

 この場合プロセッサナンバーはCore-i7-4510Uです。

 プロセッサナンバーの数字4桁の1桁目は世代を表します。
 この場合4510の1桁目は4なので、第4世代(Haswell)だということが分かります。

 プロセッサナンバーの数字が3桁の場合は第1世代です。


 プロセッサナンバー数字4桁の後にアルファベット1字がつく場合とつかない場合があります。
 つかない場合は標準的な設計です。
 つく場合は以下の表によります。
 上図の場合はUがつくので、超省電力CPUであることが分かります。


【プロセッサナンバー末尾のアルファベットの意味】


~ デスクトップ向け ~

アルファベット 種類 意味
XE デスクトップ向け 最上位モデルのXシリーズの中でも最上位。
各世代ごとのフラッグシップモデルです。
X デスクトップ向け 最上位モデルです。Xシリーズと呼ばれます。
倍率ロックフリーモデル。オーバークロック※が可能。
K デスクトップ向け Xに次ぐ上位モデルです。
倍率ロックフリーモデル。オーバークロック※が可能。
S デスクトップ向け 末尾に何もつかない標準版に比べ省電力。ただしベースクロックが低下。
T デスクトップ向け Sよりさらに省電力。さらにベースクロックが低下。

※オーバークロック:CPUに初期設定されているベースクロック周波数を上げて使用すること。発熱量が増えCPUの寿命を縮めてしまうリスクがありますが、本来の能力以上の速度を実現できます。実施は自己責任で、メーカー保証対象外の、もはやドーピングです。ただし、標準設定は安全重視すぎて、本来の性能を出し切れていないという話も聞きます。このオーバークロックを行うことが可能なCPUは倍率ロックフリーモデルであるX、Kのみです。


~ モバイル向け ~

アルファベット 種類 意味
HK モバイル向け モバイル向け上位モデルのHシリーズの中でも最上位。
各世代ごとのフラッグシップモデルです。
H モバイル向け モバイル向け上位モデルです。ハイパフォーマンス、ハイグラフィックス
※2018年4月モデルまでクアッドコアの場合「HQ」と表記されていましたが「H」に統一されました。
G※ モバイル向け モバイル向け上位モデルです。ハイパフォーマンス、ハイグラフィックス
他社GPU、AMD「RADEON RX Vega M」内蔵の特殊モデルです。
B モバイル向け モバイル向け標準モデルです。
U モバイル向け 超省電力。
Y モバイル向け さらに超省電力。
F デスクトップ向け
モバイル向け
KF、F、HF等、各モデルの内蔵グラフィックが無効化されたバージョンです。別途GPUを利用する場合に選択します。

※末尾Gは、Gシリーズと呼ばれる2018年1月発売の、AMD社製Radeon RX Vega Mを搭載した第8世代モバイル向けCPUです。競合であるAMD社製のGPU「RADEON RX Vega M Graphics」がインテルCPUに内蔵されています。いわゆるAPUと呼ばれる製品です。


~ デスクトップ向け/モバイル向け 共通 ~

アルファベット 種類 意味
F デスクトップ向け
モバイル向け
KF、F、HF等、各モデルの内蔵グラフィックが無効化されたバージョンです。別途GPUを利用する場合に選択します。


【個人向け:ディスクトップ/モバイル】最新のCPU製品ラインナップ

 現在、新規購入する場合の選択肢となる、第8世代、第9世代のCPUをまとめます。

  第8世代

プロセッサ
ナンバー
種類 コア数/
スレッド数
定格クロック/
最大クロック
L3キャッシュ 製造
プロセス
内蔵グラフィック TDP 参考
価格
Core i9-9980XEディスクトップ18/363.0GHz/4.4GHz24.75MB14nmなし165W215,700
Core i9-9960Xディスクトップ16/323.1GHz/4.4GHz22MB14nmなし165W183,500
Core i9-9940Xディスクトップ14/283.3GHz/4.4GHz19.25MB14nmなし165W151,100
Core i9-9920Xディスクトップ12/243.5GHz/4.4GHz19.25MB14nmなし165W129,600
Core i9-9900Xディスクトップ10/203.5GHz/4.4GHz19.25MB14nmなし165W107,800
Core i9-9820Xディスクトップ10/203.3GHz/4.1GHz16.5MB14nmなし165W96,900
Core i9-9800Xディスクトップ8/163.8GHz/4.4GHz16.5MB14nmなし165W64,200
Core i9-9900Tディスクトップ8/162.1GHz/4.4GHz16MB14nmIntel UHD Graphics 63035W47,800
Core i9-9900Kディスクトップ8/163.6GHz/5.0GHz16MB14nmIntel UHD Graphics 63095W53,200
Core i9-9900ディスクトップ8/163.1GHz/5.0GHz16MB14nmIntel UHD Graphics 63065W47,800
Core i7-9700Tディスクトップ8/162.0GHz/4.3GHz12MB14nmIntel UHD Graphics 63035W35,200
Core i7-9700Kディスクトップ8/163.6GHz/4.9GHz12MB14nmIntel UHD Graphics 63095W40,700
Core i7-9700ディスクトップ8/163.0GHz/4.7GHz12MB14nmIntel UHD Graphics 63065W35,200
Core i5-9600Tディスクトップ6/122.3GHz/3.9GHz9MB14nmIntel UHD Graphics 63035W23,200
Core i5-9600Kディスクトップ6/123.7GHz/4.6GHz9MB14nmIntel UHD Graphics 63095W28,500
Core i5-9600ディスクトップ6/123.1GHz/4.6GHz9MB14nmIntel UHD Graphics 63065W23,200
Core i5-9500Tディスクトップ6/122.2GHz/3.7GHz9MB14nmIntel UHD Graphics 63035W20,900
Core i5-9500ディスクトップ6/123.1GHz/4.6GHz9MB14nmIntel UHD Graphics 63065W20,900
Core i5-9400Tディスクトップ6/121.8GHz/3.4GHz9MB14nmIntel UHD Graphics 63035W19,800
Core i5-9400ディスクトップ6/122.9GHz/4.1GHz9MB14nmIntel UHD Graphics 63065W19,800
Core i3-9350Kディスクトップ4/84.0GHz/4.6GHz8MB14nmIntel UHD Graphics 63091W18,800
Core i3-9320ディスクトップ4/83.7GHz/4.4GHz8MB14nmIntel UHD Graphics 63062W16,700
Core i3-9300Tディスクトップ4/43.2GHz/3.8GHz8MB14nmIntel UHD Graphics 63035W15,500
Core i3-9300ディスクトップ4/43.7GHz/4.3GHz8MB14nmIntel UHD Graphics 63062W15,500
Core i3-9100Tディスクトップ4/43.1GHz/3.7GHz8MB14nmIntel UHD Graphics 63035W13,200
Core i3-9100ディスクトップ4/43.6GHz/4.2GHz8MB14nmIntel UHD Graphics 63065W13,200
Core i7-8700Tディスクトップ6/122.4GHz/4.0GHz12MB14nmIntel UHD Graphics 63035W33,000
Core i7-8700Kディスクトップ6/123.7GHz/4.7GHz12MB14nmIntel UHD Graphics 63095W39,100
Core i7-8700ディスクトップ6/123.2GHz/4.6GHz12MB14nmIntel UHD Graphics 63065W33,000
Core i5-8600Tディスクトップ6/62.3GHz/3.7GHz9MB14nmIntel UHD Graphics 63035W23,200
Core i5-8600K ディスクトップ6/63.6GHz/4.3GHz9MB14nmIntel UHD Graphics 63095W28,000
Core i5-8600ディスクトップ6/63.1GHz/4.3GHz9MB14nmIntel UHD Graphics 63065W23,200
Core i3 8350Kディスクトップ4/44.0GHz/4.0GHz8MB14nmIntel UHD Graphics 63091W18,300
Core i3 8300Tディスクトップ4/43.2GHz/3.2GHz8MB14nmIntel UHD Graphics 63035W15,000
Core i3 8300ディスクトップ4/43.7GHz/3.7GHz8MB14nmIntel UHD Graphics 63062W15,000
Core i9-9980HKモバイル8/162.4GHz/5.0GHz16MB14nmIntel UHD Graphics 63045W63,500
Core i9-9880Hモバイル8/162.3GHz/4.8GHz16MB14nmIntel UHD Graphics 63045W60,600
Core i7-9850Hモバイル8/162.6GHz/4.6GHz12MB14nmIntel UHD Graphics 63045W43,000
Core i7-9750Hモバイル8/162.6GHz/4.5GHz12MB14nmIntel UHD Graphics 63045W43,000
Core i5-9400Hモバイル4/82.5GHz/4.3GHz8MB14nmIntel UHD Graphics 63045W27,200
Core i5-9300Hモバイル4/82.4GHz/4.1GHz8MB14nmIntel UHD Graphics 63045W27,200
Core i9-8950HKモバイル6/122.9GHz/4.8GHz12MB14nmIntel UHD Graphics 63045W63,500
Core i7-8850Hモバイル6/122.6GHz/4.3GHz9MB14nmIntel UHD Graphics 63045W43,000
Core i7-8700Bモバイル6/123.2GHz/4.6GHz12MB14nmIntel UHD Graphics 63065W33,000
Core i7-8665Uモバイル4/81.9GHz/4.8GHz8MB14nmIntel UHD Graphics 62015W44,500
Core i7-8510Yモバイル2/41.8GHz/3.9GHz4MB14nmIntel UHD Graphics 6177W42,800
Core i7-8809Gモバイル4/83.1GHz/4.2GHz8MB14nmRadeon RX Vega M GL45W59,500
Core i7-8709Gモバイル4/83.1GHz/4.1GHz8MB14nmRadeon RX Vega M GL45W59,500
Core i7-8705Gモバイル4/83.1GHz/4.1GHz8MB14nmRadeon RX Vega M GL45W57,000
Core i5-8500Bモバイル6/63.0GHz/4.1GHz9MB14nmIntel UHD Graphics 63065W20,900
Core i5-8400Hモバイル4/82.5GHz/4.2GHz8MB14nmIntel UHD Graphics 63045W27,200
Core i5-8365Uモバイル4/81.6GHz/4.1GHz6MB14nmIntel UHD Graphics 62015W32,300
Core i5-8310Yモバイル2/41.6GHz/3.9GHz4MB14nmIntel UHD Graphics 6177W30,600
Core i5-8305Gモバイル4/82.8GHz/3.8GHz6MB14nmRadeon RX Vega M GL45W38,200
Core i3-8145Uモバイル2/42.1GHz/3.9GHz4MB14nmIntel UHD Graphics 62015W30,600
Core i3-8100Hモバイル4/43.0GHz/3.0GHz6MB14nmIntel UHD Graphics 63045W24,500
Core i3-8100Bモバイル4/43.6GHz/3.6GHz6MB14nmIntel UHD Graphics 63065W14,500
Core m3-8100Yモバイル2/41.1GHz/3.4GHz4MB14nmIntel UHD Graphics 6155W30,600

※TDP:(Thermal Design Power / 熱設計電力)。発熱量の目安で、消費電力とも関係します。

※Core m3:モバイルの低消費電力に特化した、ローエンドCPUです。Core i3のサブストリームとして扱われます。Surface4やMacBookに搭載されています。



【企業向け:サーバー】インテルのCPU製品ラインナップ

 企業向けXeonブランドは、もともとはE7>E5>E3というブランド体系だったのですが、スケーラブルプロセッサーシリーズ(Platinum、Gold、Silver、Bronze)としてブランド名が変わりました。
 これにより個人向けブランドのように世代を意識する必要がなくなっています。


【企業向け】最新のCPU製品ラインナップ

 現在、Xeonスケーラブルプロセッサーシリーズ(Platinum、Gold、Silver、Bronze)、ワークステーション向けXeon Wシリーズ、小規模向けXeon E3シリーズの3シリーズで展開しています。

【企業向けCPU製品ラインナップ】

プロセッサ
ナンバー
種類 コア数/
スレッド数
定格クロック/
最大クロック
L3キャッシュ 製造プロセス 内蔵グラフィック TDP
Xeon Platinum 8180サーバー28/562.5GHz/3.8GHz38.50 MB 14nm-205W
Xeon Platinum 8170サーバー26/522.1GHz/3.7GHz35.75 MB 14nm-165W
Xeon Platinum 8160サーバー24/482.1GHz/3.7GHz33.00 MB 14nm-150W
Xeon Gold 6154 サーバー18/363.0GHz/3.7GHz25.00 MB 14nm-200W
Xeon Gold 6140サーバー18/362.3GHz/3.7GHz24.75 MB 14nm-140W
Xeon Gold 5118サーバー12/242.3GHz/3.2GHz17.00 MB 14nm-105W
Xeon Silver 4116サーバー12/242.1GHz/3.0GHz16.50 MB 14nm-85W
Xeon Silver 4114サーバー10/202.2GHz/3.0GHz13.75 MB 14nm-85W
Xeon Silver 4112サーバー4/82.6GHz/3.0GHz8.25 MB 14nm-85W
Xeon Bronze 3106サーバー8/81.7GHz/1.7GHz11.00 MB 14nm-85W
Xeon Bronze 3106サーバー6/61.7GHz/1.7GHz8.25 MB 14nm-85W
Xeon W-3175Xサーバー28/563.1GHz/3.8GHz38.50 MB 14nm-255W
Xeon W-2155サーバー10/203.3GHz/4.5GHz13.75 MB 14nm-140W
Xeon W-2123サーバー4/83.6GHz/3.9GHz8.25 MB 14nm-120W
Xeon E3-1535 v6サーバー4/83.1GHz/4.2GHz8.00 MB 14nm-45W
Xeon E3-1505L v6サーバー4/82.2GHz/3.0GHz8.00 MB 14nm-25W
Xeon E3-1285 v6サーバー4/84.1GHz/4.5GHz8.00 MB 14nm-79W


CPU速度進化の頭打ち

 当初クロック周波数を上げることで、速度向上を目指していましたが頭打ち。マルチコアも頭打ちとなってきています。製造プロセスについては10nmに向けて開発が続けられていますが、今後、毎年大幅な速度向上という状況にはならないと言われています。


CPUで相次いで発覚する脆弱性について

 インテルのCPUでは2018年1月に発覚した「Meltdown」と呼ばれる脆弱性以降、同2018年1月「Spectre」、2018年8月「Foreshadow」、2019年5月「ZombieLoadと呼ばれれる脆弱性を指摘する論文に基づくマイクロアーキテクチャ・データ・サンプリング(MDS)」と相次いで脆弱性が発覚しています。
 これらは、いずれもCPUの投機的実行と呼ばれる処理速度の向上を目的に先読みして処理する仕組みを悪用し、バックドアを設けることで結果情報を盗むことができるというものです。
 対策として、例えばWindowユーザーの場合、Windowsアップデートにより随時更新プログラムが提供されています。
 しかし、これらCPUの脆弱性は技術的に発覚したとはいうものの、悪用されたという実績はなく、そこまで神経質になる必要はないと思います。


3.SoC

 iPhoneやAndroid等のスマートフォンと、iPadやMediaPadなどの小型タブレットはCPUではなく、
SoC(System on Chip:システム オン チップ)と呼ばれる、CPUとメモリ、マザーボードなどが高度に集積されたパーツを搭載しています。よりシビアな容量の中に、各種パーツを詰め込むため、様々な技術が利用されています。


 iPhone、iPadにはアップルが自社設計するAシリーズと呼ばれるSoC。
 Andorid系にはクアルコム(Qualcomm)のSnapdragonと呼ばれるSoCが多く利用されています。
 CPU市場の王者であるインテルですが、ことSoCについては非常に苦戦しており、IntelのSoCブランド、Intel Atomシリーズについては撤退するとの報道が流れたほどです。



おすすめの関連記事

注目のAMD社製CPU Ryzenとは
インテル一択だったCPUですが、パソコンパーツ市場ではAMD社製CPU Ryzenが注目されています。
GPU
GPUについてまとめました。
メモリ
メモリについてまとめました。
ハードディスク
SATA、SAS、SSDの規格をまとめました。