Webディレクターtsushan’s blog

都内で大手アパレルのWebディレクターとして勤めているTsushanです。興味関心がある分野のアウトプットを増やすためブログを書いています。 当分はAIについて書いていきます。

【人工知能】AI 演算装置 CPUについて

先程G検定申し込んだTsushanです。合格するぞ〜

 

今日は少し寄り道して、CPUについて。過去の記事でも書いたが、CPUはPCを司る演算装置で、パソコンでもっとも重要なパーツです。

 

実は今まであまりCPUをちゃんと調べたことがなかったですが、量子コンピューターの勉強をきっかけに少し知識がついたので、CPUの特徴、その中でもコア、スレッド、クロックについてまとめます。

 

ではまず特徴からです。

価格コムでCPUについて具体的な説明を見てみると以下のように書かれています。*1

いわばパソコンにおける頭脳の役割を果たします。具体的には、パソコン内部における、メモリーに記憶されたプログラムの実行です。マウスやキーボードなどの入力装置や、ハードディスクやメモリーなどの記憶装置からデータを受け取り、演算・加工したうえで表示装置や周辺機器などに出力します。このため、CPU自体は小さいチップですが、パソコンの性能を大きく左右します。近年は、4Kなどの高解像度映像や3Dゲームといった高度な演算処理を必要とするソフトウェアが多く開発されたことにより、クロック周波数の向上だけでは対応できなくなってきたため、1つのボードに2つのCPUが乗った2コア(デュアルコア)、同じく4つの4コア(クワッドコア)などのマルチコアを採用する傾向にあります。

 

CPUは基本的に「複雑で連続したif~else~構文」が得意です。そのため、上記のハードディスクやメモリーなどの記憶装置からデータを受け取り、演算・加工したうえで表示装置や周辺機器などに出力が簡単にできます。

 

PCとの相性もありますが、基本的にはCPUの性能が高ければ高いほど、複雑な計算が処理でき、引用先にも書いたように、4Kや3Dゲームが読み込みのスピードなどが気にならないようになります。

 

次にコアについて。

またほど説明しますが、windowXPまでのCPUは基本1コアで一つの頭脳しか持ちえませんでした(シングルコア)。そのため、なるべく1コアになるべく速い処理速度をもたせて、たくさんのタスクを行ってもらおうとして、開発に力を入れた部分がクロック周波数です。これについてもまた後ほど説明します。

 

Windowが必要とする処理タスクが重くなるにつれて、シングルコアでは、CPUへの負担が重くかかり過ぎました。そのため、デュアルコアというものが開発されるようになります(2005年)。イメージは、今まで一人で作業をやっていたのが、二人で別々の作業を行っているということです。つまりスピードは2倍になります。それは、例えば1つのコアがchromeをコントロールしていて、片方がエクセルを使っている感じです。これは、いままでシングルコアでもできていたことですが、デュアルになるとよりスムーズにアプリの切り替えや、一つのアプリでも読み込み時間がはやくなったりします。

 

現在このコアは、デュアルだけではなく、クワッドコア(4コア)、オクタコア(8コア)なども開発されています。オクタコアについて詳しく知りたい方h、こちらの参照先にの記事を見てくださいね。*2

 

次は、スレッドについて。

現在CPUのスペック表示では必ずと言っていいほど、スレッドが記載されています。

例えばこんな感じです。

 

2コア/4スレッド

 

ここでのスレッドの意味は、同時にいくかの仕事をできるのかということです。

2コアは二人と先ほど言いましたが、スレッドはその人達が同時にいくつの仕事ができるのかという指標です。

例えば上記の例だと、2人で同時に4つの仕事ができます。

では、以下のはスペックは何個仕事を同時にできることを意味しますか?

 

2コア/2スレッド

 

はい、これはそれぞれ一つの仕事しかできません。

つまり、同じコア数なら、スレッドが多ければ多いほど同時にできる仕事が多くなり、メモリなどに負担をかけないでできるということを意味します。

 

次は、クロック周波数について

現在のこのクロック周波数も、CPUのスペック見る際に見られるものですが、優先順位は上記の2つコア数とスレッド数に負けます。

優先順位のイメージとしては、こんな感じです。

 

コア数>スレッド数>クロック周波数

 

2つのCPUがあり、コア数とスレッド数が引き分けならクロック周波数の高いものがスペックが高いということになります。

クロック周波数は、1秒間に処理する回数のことをいいます。

 

1Hz:1秒あたり1回
1Khz:1秒あたり1000回
1Mhz:1秒あたり100万回
1Ghz:1秒あたり10億回
1Thz:1秒あたり1兆回


2017年現在、もっとも主流なのは「Ghz」(ギガヘルツ)です。20年くらい前は「Mhz」(メガヘルツ)が主流だったのですが、AMDIntelが熾烈な競争を繰り広げ、CPUのクロック周波数が1Ghzを突破した結果、「Ghz」が一般的になりました。

 

今までは、10年単位で見るとクロック周波数すごい進化をして来ましたが、しかし近年その進化も頭打ちになりつつあり、クロック周波数よりもできるだけコアをたくさん載せたほうが開発効率はいいし、実際に使用する際のスペックも高いということになり、現在開発優先度はそんなに高くないというのが、実情です。

 

一旦ここまでが、CPUについての簡単な説明でした。

CPU開発で争っているのは、インテルAMDという会社です。

価格コムの説明が分かりやすかったので、そのまま引用します。

インテル

初心者からプロまでフォローする、世界シェアNo.1メーカー
世界シェアNo.1の半導体メーカー。WindowsMac関わらず、多くの製品にインテル製のCPUが搭載されています。家庭でネットを楽しむだけのライトユーザーから、グラフィッカーやプログラマーを満足させるスペックのCPUをブランドに分けて幅広く展開しています。いつの時代も安定した製品をリリースしており、迷ったときはインテル製品を選べば問題ありません。

 

AMD

優秀なグラフィック性能とコストパフォーマンスが強み
シェアではインテルに劣るものの、グラフィック処理性能に高い評価を得ており、4Kなどの高解像度の映像や、3D映像をCPUに負荷をかけることなく滑らかに再生できます。また、価格が安いという特徴があり、コストパフォーマンスではAMDに軍配。そのため、コスパ重視の自作派やオーバークロックで運用する玄人たちに絶大な人気を誇っています。 

 

これらの会社についてさらに詳しく知りたい方は、自分で調べてみてください。

 

ただ、過去の記事でも伝えましたが、CPUはあくまでPCを司る演算装置で、計算に特化にはしてない。人工知能で必要とする計算量をCPUは満たすことができません。

そのため、現在GPUやTPUなどが、機械学習などに広く使われています。

 

次回は、さらにGPUについて深く見ていきます。

最後に、自分がCPUを調べるに当って参考になったサイトを複数添付します。

興味ある方は、見てみてくださいね。

 

ではまた。

 

CPU参考:

【CPUの基本】図解で分かりやすい「クロック周波数」の意味とは? | ちもろぐ

【CPUの基本】図解でよくわかる「マルチコア / スレッド」の意味 | ちもろぐ

価格.com - CPUの選び方

 

過去の記事:

tsushan.hatenadiary.jp