パソコンのパーツ、CPUとGPUについて

パソコンの重要なパーツにCPUとGPUがあります。

CPUはCentral Processing Unitの頭文字を取ったもので、中央処理装置、中央演算処理装置などとも言われます。

GPUはGraphics Processing Unitの頭文字を取ったもので、主に画面の描画機能を司る処理装置です。

  • CPUとは

パソコンの中でのCPUの役割は、プログラム、ソフトウェアを実行することです。

この中にはWindowsやMacOSなどといったオペレーティングシステムも、その上で動くアプリケーションソフトもすべて含んでいます。

現在の最先端のCPUは一昔前のスーパーコンピューターに匹敵するようなものすごい性能を持っていて、一般的な用途ではその性能をフルに発揮させることはまず不可能なほどの水準になっています。

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CPUの性能を表す一つの指標として「動作クロック」というものがあります。

CPUは基本的には「1クロック」あたり1動作が行える仕組みとなっていますので、動作クロックが1GHzというCPUがあったとすると、このCPUは基本的な動作を1秒間に「10億回」実行することが出来る、ということになります。

このようにCPUがフルスピードで動作することが出来るケースがすべてではありませんが、CPUのメーカーは知恵を絞って出来うる限りCPUがフルスピードで動作し続けられるような仕組みを組み込んでいます。

CPUの性能を引き上げる一つの方法としてはこの動作クロックを向上させる方法もあるのですが、CPUの消費電力は動作クロックを引き上げるとその分どんどん増加してしまいます。

消費電力が上がると発生する熱も増え、その熱をどうやって逃がすかが大問題となってきます。

何せ、CPUの本体は2cm~3cm角程度の薄いシリコンの板で、そこから最大130W分以上もの熱が発生してしまうのですから。

最近は、パソコンの売れ筋機種が高性能(高発熱)のデスクトップ型からノート型のパソコンにシフトしていますので、発熱の面でも消費電力の面でも、より小さい方向に進む形での開発が行われています。

  • GPUとは

GPUは元々は、グラフィックアクセラレーターとも呼ばれていたもので、当初は画面表示用のメモリ(VRAM)に描画の完了したデータをただ単に転送したり、単純な多角形や円、直線などを描く機能だけを備えた、ごくシンプルなものでした。

初期のパソコンではCPUも性能がかなり低かったため、これらの処理をCPUで行うとすべての動作に影響が出てしまうため、それを補佐するチップとして使われるようになっていきました。

それがソフトウェアの進歩に合わせて、より膨大な計算量の必要となる3次元のデータを扱う必要が出来てたために、大変に重たい処理である3次元データの扱いからCPUを開放するための機能が付加されるようになりました。

現在では、画面表示の描画そのものよりも、パソコンで表示する3次元データを計算する機能がGPUの主となる機能となっています。

事情は家庭用ゲーム機でも同じで、例えばプレイステーションのグランツーリスモシリーズなどの3次元の画面は、事前に計算済のデータから画面を作って表示しているのではなく、その場その場でリアルタイムにGPUが計算を行ってあの緻密な画面を生成しています。

このため単純な計算能力においては、現在のGPUはCPUとは比べものにならないレベルのパワーを持っています。

  • 両者の統合の流れ

最近ではCPUとGPUを統合したプロセッサがパソコンに採用されることが増えてきました。

システム全体で考えた場合のコストの面もありますし、GPUが高機能・高性能化したことで、映像処理だけでなく一般の処理の中でもGPUの機能を活かそうとする動きが出始めたことも関連しています。

インテルのCPUでは、Coreプロセッサの多くがGPUを統合する形になっています。統合されたGPUの性能も以前とは段違いになっており、パソコンの流れがそれによってもまた大きく変わってきています。

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