CPU(プロセッサー)の選び方

メモリとともにパソコンの性能を左右する上で大きな要因となるものがCPU。Core i3、Core i5、Core i7、Ryzen、 Pentium、Atom、Celeronなど複数のシリーズがあり、マイクロアーキテクチャの世代、コア数、スレッド数、クロック周波数など性能を示す指標も数多くある。

個別の性能指標でCPUの速度を比較するには限界があるため、総合的な能力としてはベンチマークを見て、あとは価格やコストパフォーマンスを鑑みて選ぶのが良い。下記に比較検討のページを作成したため参考にして欲しい。

しかしIntel、AMDの主要製品、指標や世代の読み取り方等を知っておくとパソコンの製品仕様を見ただけでおおよその性能は推定できるようになるので、CPUの機能と役割も含め、選び方の参考になる情報を初歩から包括的に説明していく。

CPUとは何か?

CPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)とはパソコンの頭脳に当たり、パソコンの演算処理を主に担当する。アプリケーションから来た命令、たとえばファイルを移動させる、Excelで数値計算した値をセルに反映させるなどあらゆる操作をCPUが働いてこなすのである。

CPUの性能が悪いと指令に素早く答えることができず、パソコンの動作が鈍くなる、使用者にはストレスとなる。

たとえば、Webサイトを見ている時にマウスのスクロールが滑らかでない、動画がカクカクする、動画のエンコード(編集した映像を最後に形式変換して出力する過程)が遅い、急にクリックが反応しづらくなった、なかなかアプリケーションが立ち上がらない、PCゲーム中にボタンを押しても遅延する、などは原因の全てがCPUというわけではないが、CPUが一因となる。

CPUの代表的な製品と性能順序

パソコンのCPUを販売する会社はIntelとAMDの2社しかない。さらに大半のPCがIntel製のものを使用している。

毎年型番違いの製品が発表されるため単純な比較はできないが、性能が高い順に代表的な製品を挙げていくとIntelでは
Core i9 > Core i7 > Core i5 > Core i3 > Pentium > celeron > Atom またAMDではRyzen9 > Ryzen7 > Ryzen5 > A12 > A10 > A8 > A6 = FX > Eシリーズ = sempron といったイメージである。

過去にはCore 2 Duo, Athronなどもあったが、ともあれIntelの順序は頭に入れておこう。

CPUの進化に伴いパソコンの速度で悩まされることはなくなるかと思いきや、それに伴いアプリケーションも高度化しているため最新のものをいつまでたっても使わなければならない。正直辛いところだ。

最後に簡単なカテゴリ分けとして表にまとめた、RyzenシリーズとCore iシリーズはおおよそレンジ別で番号が揃っているため比較がしやすい。また、後で述べるがCPUの世代、低消費電力版などの特徴を表す型番により同じCPU名でもパフォーマンスが大きく変わるので下記は参考程度に。

CPUの種類とカテゴリー
カテゴリー メーカー CPU名
ハイエンド Intel Core i9
Core i7
AMD Ryzen 9
Ryzen 7
ミドルエンド Intel Core i5
Core i3
AMD Ryzen 5
Ryzen 3
ローエンド Intel Pentium
Celeron
AMD Athlon
A12
A10

CPUの基本的な選び方

CPUは基本的にはパソコンの使用目的と頻度によって決めるのが良い。下記が一般的な選び方のケースである。IntelとAMDのシェアはIntelが80%、AMDが20%程度なのでIntelのCPUで説明する。AMDの場合は上で述べた表を参考にマッピングして欲しい。

1.動画や画像の編集作業やパソコンの3Dゲームはあまりやらないが日常的によくパソコンを使う人ならばCore iシリーズのプロセッサーが良い。その中でどのCPUを選ぶかは値段と相談しよう。

2.インターネットやメールでたまに使用する程度であるならばceleronやAtomでも充分である。ただしatom、celeronのPCで動画を見るとたまにであるがカクツキが見られたので動画をメインにするならば、Core iシリーズの最低ランクのものを備えた方が良いかもしれない。

3.映像の編集作業を日常的にやっている、あるいは3Dゲームを限りなく最適な環境でやりたいと思っている人は高ければ高いCPUほど期待にこたえてくれるはずである。Core i5以上が推奨であるが、予算に余裕があればとことん性能を追求してみるのもおもしろいと思う。

また、ノートパソコンの場合は迷ったら一つ上のランクのCPUを搭載することをおすすめする

ノートパソコンはその筐体上熱がこもりやすく、CPUは最大消費電力を抑えた仕様のものが採用される。これらのモデルは性能を犠牲にして熱を抑えているため当然遅い。

よってノートパソコンでCore i3かCore i5で悩んでいる場合にはCore i5を採用しよう。デスクトップの場合はその逆でCore i3で十分である。

CPUの型番 | Core i5-9600Kの意味するところ

Core i7、Core i5など基本的なシリーズが分かったとしても、実際にどれぐらいCPUの速度が異なるのか?旧世代のCPUと新世代でランクが一つ下のCPUではどちらが速いのか?あるいはノートパソコンとデスクトップのCPUではどれくらいの差があるのか?などの疑問は残る。

それらの質問に答える前に、まずCPUの型番について理解する必要がある。

パソコンの仕様でCPUの項目を見ていると、同じシリーズのCPUであっても、番号やそのお尻のアルファベットが製品によって異なっていることに気付くと思う。

実はCPUにはCore i3、Core i5、Core i7といったシリーズの分別より細かい種類分けがされている。少し専門的にいうと、より細かく型番が分かれている。 そして型番ごとに性能が異なってくる。

例えばIntel® Core™ i5-9600K プロセッサーなどと製品仕様で書かれているが、この9600Kは何を意味するのだろうか?。

数字の前1、2桁は世代

最初の9は世代を表し、パソコン販売サイトに行くと第9世代のCPU搭載高スペックPCなどと謳われている。型番が4桁の場合は前1桁が世代であり、10世代目以降の5桁の場合は前2桁が世代となる。

世代と一般的な感覚でいうと、親世代や子供世代などが想像され、1世代前は30年前ぐらいかと想像してしまう。しかしIntelのCPUにおける世代は、マイクロアーキテクチャと呼ばれるCPUの基本設計を指し、ほぼ毎年1度、基本設計が変更されたCPUが発売される。その度にCPUは第〇〇世代と代を重ねていく。

世代が上がった製品は設計が最新のものとなるため数字の大きい方が性能が高い

また、第10世代はIce Lake第9世代はCoffee Lake Refresh-S第8世代はCoffee Lake第7世代はKaby Lake第6世代はSkylakeという開発コードネームが別途ついており、このコードネームでCPUが語られる場合も多いため覚えておいて損はない。

ちなみに、コードネームは開発段階でつける製品(またはプロジェクト)の名前であるが、エンジニアはこのコードネームをつけることで、製品開発に関する会話を円滑にする、あるいは好きなネームを付けることでモチベーションを高めるのである。

このため製品の宣伝でコードネームを使うのは、単にマニアックなパソコンオタクの心をつかみにきている感じがして好きにはなれない。どうでもよいことではあるが。

後ろ3桁の数値はモデルナンバー

次に9600Kの600はモデルナンバーを指し、こちらも数字の大きい方が性能が高い。モデルナンバーはマイナーな製品改良により上がることが多い。

お尻のアルファベットはCPUの用途

9600KのKはCPUの用途を表しており、Kはオーバークロック対応という意味を表す。通常のCPUは、安定性を重視して速度に制限をかけており、オーバークロックはその制限をはずす行為のことをいう。

デスクトップで使われているCPUの多くはオーバークロック対応をしており、このKが付くことが多い。

その他、ノートパソコンに主に使われる低消費電力のUや、通常のデスクトップ向けのアルファベットが無いバージョンがある。

お尻のアルファベットから分かるCPUの特徴
  • アルファベット無し・・・通常版
  • K・・・オーバークロックに対応
  • X・・・オーバークロックに対応、Kと同じだが、Intelの最高峰CPUを冠した文字
  • U・・・低消費電力版、ノートパソコンや小型デスクトップに使われる
  • H・・・ハイパフォーマンス、ゲーミングノートに主に使われる
  • F・・・CPU内臓グラフィック(iGPU)無効、グラフィックボードを搭載しないと描画できない

実際の性能を確認

型番について理解したところでCPUの実際の性能をベンチマークテストの比較サイトで確認してみよう。

ベンチマークとは性能を測るために使われる一般的なテストで、これから紹介するものは様々な状況でCPUを使用した時のパフォーマンスを数値として総合的に出してくれるものである。スコアが高いほど高性能である。

英語のサイトにはなるが、デスクトップPCのベンチマークノートPCのベンチマークを確認すると以下の事に気付くはずである。

世代が異なるとCPUの性能が逆転することがある

世代が異なれば、旧世代のハイエンド、ミドルエンドがそれぞれ新世代のミドルエンド、ローエンドのモデルにスコアが抜かれていることが多くあることがわかる。

例えばKaby LakeのCore i7-7700KとCoffee LakeのCore i5-9600Kを比較すると、Core i5-9600Kの方が高いスコアとなっている。

CPUの進化は早く、3年前に購入したCore i7より最新のCore i3の方が速いのである。

パソコンを中古でなく新規で購入する場合、たいていは最新世代のCPUが搭載されている。しかし、製品の変わり目では新旧のCPUが混在するため注意しよう。

デスクトップのCore i3はモバイルノートのCore i7よりも高速

型番の末尾にUがつくモバイルノート向けのCPUであるが、総じてパフォーマンスが悪い事が分かる。

第8世代のCore i7-8550Uは同世代のCore i3-8350Kにスコアで敗れている。ノートパソコンの中にはデスクトップと同等のCPUを使用しているものもあるが、多くは低消費電力版を使用しており、パフォーマンスは悪い。

ノートパソコンは一段階CPUを高めにしておくと良いと上で述べたが、ベンチマークの結果により理由が良く分かったと思う。

世代間のパフォーマンスの差異にはバラツキがある

世代の移り変わりによるパフォーマンスの向上はまちまちで、前世代より10%程度しか平均でパフォーマンスが向上しない時もあれば50%程度も向上する時もある。

あまり向上しない時は、コストパフォーマンスの観点から旧世代のCPUを選択することは悪くない判断である。

その他CPUの仕様説明

パソコンのCPU仕様の欄には(4コア/3.00GHz/TB時最大3.50GHz/6MB スマートキャッシュ)なども書かれている。これらの数値が高いからといって必ずしも性能が高い訳ではないため、ベンチマーク結果と比較すると特に気にしなくても良いと思う。しかし気になる人向けに説明しておく。

コア数、スレッド数

まず4コアとは何か?コアは演算処理を行う中核をなす部分であり、それが4つあるということである。

人間を例に考えてみよう。人間の脳は一つなのでCPUに例えれば1コアの状態である。一つの脳でメールの処理をしながらテレビを見る、テレビを見ながら料理を行うなど複数の事を同時に行うことが可能だ。

しかし、厳密には同時に処理しているのではなく、頭の中でどちらのタスクに集中すべきかを短期的に切り替えている。頭の切り替えが必要なため、平行して2つ以上のタスクを行うことは非常に疲れるし効率も悪い。

CPUも同様に、メールの処理をしてインターネットと通信して、マウスのカーソルを動かしてと複数の事を一つのコアで行うことはオーバーヘッドが大きく大変な作業である。

2010年頃まではそれでも一つのコアの性能を高める事でCPUの性能を高めてきた。しかし熱暴走するなどの限界が生じ、それならば演算の脳を2つ持たせてそれぞれの脳が仕事をすれば良いという発想になった。これがDual Coreである。

その発想を更に進化させ、コアを4個、8個、16個と増加させて性能を高めてきているのである。

コア数が多いと単一のアプリケーションを起動している状態ではたいして効果がないが、複数のアプリケーションを起動しても反応速度が落ちにくくなるという特徴がある。

また単一のアプリケーションであってもマルチコア(マルチスレッド)に対応し、チューニングされているものであれば同様に恩恵に授かることができる。

裏でウイルス対策ソフトが動いているなど、基本的にパソコンは複数のことを同時に行うためマルチコアは適していると言える

次にスレッド数について言及しておく。スレッドとは英語ではthread(糸)を表し、プログラム実行時の処理の流れのことであり、スレッド数はその本数である。

1コアで1スレッド処理が基本なのだが、コアの設計次第では2つのスレッドを処理できるものもある。

Intelのハイパースレッディング・テクノロジー (Hyper-Threading Technology、HTT) は1コアで2スレッドの処理を行うことが可能であたかも2コアのように振る舞う。

しかし1コア2スレッドは2コア2スレッドと比べると非力である。

クロック周波数(動作周波数) (GHz)

次に3.00GHzとは何か?これはクロック周波数もしくは動作周波数と呼び、1秒間に発振する(電圧の最大値と最小値を繰り返す)回数である。

CPUはより物理的な仕組みとして電圧の波を発生させ、その波の変動により同期を取り計算を実行している。命令を処理することができ得るタイミングの数と考えれば良い。

よってクロック周波数が大きいものほどCPUの性能が良い

3.00GHz(ギガヘルツ)ならば、1秒間に30億回の命令を処理できることになる。ただし、どのようなタイミングで命令を処理するかはCPUの設計によって異なってくるので、同種類のCPUであれば性能比較に使えるが、AMD製のCPUとIntel製のCPUのクロック周波数を単純に比較してどちらの処理速度が上かを測る事はできない。

次にTB時最大3.50GHzとあるが、TBとは何か?これはターボブーストテクノロジーというIntelの技術で、CPUのパワーが一時的に必要な場合に、通常のクロック周波数よりも大きな周波数を実現することができる。

この例の仕様では通常は3.00GHzであるが、ターボブースト使用時には3.50GHzまで性能を高める事ができる。

どのような場合に使われるのか?まず通常3.0GHzに抑えている理由は、マルチコアのCPUのそれぞれのコアがそれ以上の周波数で稼働してしまうとCPU全体が高温となり性能がかえって落ちてしまう、あるいは破損してしまうことがありからである。

しかしマルチスレッドに対応しない処理の重いアプリケーションが一つ起動していてかつ、他のアプリケーションがそれほど重くない場合は、マルチコアの恩恵は得られないが、周りのコアの稼働率が低い分CPUがそれほど高温になることはない。

そこでターボブーストを使い一つのコアの周波数を一時的に上げ、重いアプリケーションの処理を加速させるのである。

すなわち、 ターボブースト(TB)は処理が重いシングルスレッドのアプリケーションを実行するときに役に立つ

キャッシュ

スマートキャッシュ6MBと書かれているがこれは何か?キャッシュとは一時的に計算結果などを保存しておく場所の事で、この場合CPUの中にキャッシュ機能を積んでいる。

ハードディスクやSSD、メモリーも同様にデータを保存しておく場所であるが、CPUとの物理的な距離が離れているため演算処理の途中結果を保存しておくには効率が悪い。CPU中のキャッシュはCPUのコアと物理的に近い場所にあり、かつ少量ながら高品質であるため非常に高速である。

また、スマートキャッシュはIntelが開発したキャッシュシステムだが、どのあたりがスマートなのだろうか?

一時的にキャッシュにデータを保存しておいても、二度と使われないデータならばキャッシュを行い再利用する必要などない。すなわちどのデータをキャッシュとして保存して、どのデータを捨てるかの判断がスマートなのだろう。

ともあれ値が大きければCPUの性能が高まると考えておけばよい。ただし、優先順位の高いものからキャッシュを行う関係上、2MBを4MBにすると効果は絶大であっても4MBを6MBにすることはそれほどでもないであろう。

製造プロセスルール

直訳すると製造工程のことだが、CPUなど半導体製品においては集積回路の線の幅のことを言う。単位としてはnm(ナノメートル)を使う。それほど線は細いのである。

良く新製品で10nm(ナノメートル)の微細化を実現などと書かれてあり、だからどうなんだと思うのが普通であるが、微細化すると低消費電力で高性能を発揮しやすくなる。マイクロアーキテクチャ変更のタイミングで更新されることが多い。

ゲーム、映像編集はIntelとAMDどちらのCPUがおすすめ?

ソニーか任天堂のどちらが良いかというゲハ戦争(ゲームハード戦争)のようにIntelとAMDのどちらが良いかという比較議論が稀に起こる。

全体的な傾向としてIntelのCoreiシリーズはシングルスレッドでのクロック周波数が高く、AMDのRyzenはクロック周波数の値は低いがコア、スレッド数が多い。つまりこの議論はクロック周波数とコア数のどちらがゲーム映像の滑らかさの指標であるフレームレート、動画のエンコード、デコード、レンダリング処理に及ぼす影響が大きいかという問題に帰結する。

シェアの観点ではIntelを選んでおけば間違いないが、ともあれAMDの強みも抑えておきたい。

ゲームならばクロック周波数が高いのIntelのCPUが有利

シングルスレッドを使ってゲームを作るか、マルチスレッドを使ってゲームを作るかはプログラマやゲーム開発用のライブラリを提供するプラットフォーム側の手に委ねられており、クロック周波数が高い方が快適に動くゲームと、コア数が高い方が快適に動くゲームの両方が存在する。

また、シングルスレッドで作られたゲームだとクロック周波数の高いCPUが有利だが、他のアプリを同時に起動していると結局コア数の多いCPUの方が安定など、環境による違いも考えられる。

このようにゲーム自体の作りと環境に依存する。しかし全体的にはクロック周波数が高い方がゲームのフレームレートを上がる場合が多い。よってIntelのCPUの方が有利といえる。

理由としてはゲームの複雑な処理において、更に複雑化するマルチスレッドの有効活用がまだ十分に進んでいないことがあると思われる。マルチスレッド化の動きは依然として強いため、今後の改善が期待される点である。

映像編集ならばAMDのCPU

一方で動画のエンコード、デコードといった処理はマルチスレッドが得意とする処理である。これらの処理は規則的な演算を多く並列的に処理する機会が多く、ほぼ均等に全てのコアに対して同様の負荷を与えて演算させることができる。

他にもzipファイルの解凍など、ある形式から別の形式に変換するという用途ではマルチスレッドの恩恵を受けやすい。

ただ、これも使用しているソフトによりけりなので、マルチスレッドをうまく使えないソフトの場合はクロック周波数が優位になる。

まとめるとクロック周波数は絶対的に速く、マルチスレッドは環境やソフトウェアの対応によって速くなる。映像編集系の方がゲームよりもマルチスレッドを活用できるシーンがあるためAMDが有利となるシーンは多い。あとは価格次第といえる。