CPU速度とは

CPU速度、またはコンピューターの中央処理装置の速度は、コンピューターが揮発性ランダムアクセスメモリ（RAM）に読み込まれたソフトウェアプログラム命令を介して供給される計算を実行できる速度です。 プロセッサの速度は、プロセッサに組み込まれているトランジスタの数、他のプロセッサへの並列接続、CPUからメモリへデータを送受信するバスの容量、およびその他のハードウェア仕様によって制限されます。 また、ほとんどのCPUには、コア計算をローカルで実行するための独自のメモリレジスタがあり、バスを介して別のハードウェアコンポーネントに送信したり、元に戻す必要はありません。

現在のシステムのコンピュータープロセッサは、ほとんどのパーソナルコンピューターのパフォーマンス制限がバス容量のボトルネックにはるかに関係しているほど速いペースで動作することができます。 使用可能なRAMの量と、システムにアクセスするソフトウェアの設計も、実際のCPUパフォーマンス自体よりも重要です。 CPU設計のマルチスレッド処理能力は、もう1つの重要な速度要因です。これは、CPU上の共有実行環境でCPUが複数のタスクを実行する能力であるため、プログラム操作中に保存およびメモリから取得する必要がある情報が少なくなります。

愛好家は、デバイスをオーバークロックすることで、CPUのクロック速度と呼ばれる速度を変更することがよくあります。 コンピューターのCPU速度を決定する要素の1つは、コンピューターの内部クロックに基づいて、CPUが1つの命令を実行するのに必要なクロックレート、つまりクロックサイクル数です。 たとえば、1つのクロックが10サイクルで2つの数値を加算し、他のCPUが2クロックサイクルで同じ計算を行う場合、同一のCPUのパフォーマンスレートは大きく異なります。

コンピューターのCPUをオーバークロックすると、バスの速度との同期が失われますが、新しいバスアーキテクチャで強化された古いシステムではCPUのパフォーマンスが大幅に向上します。 ただし、新しいプロセッサは、バスとコンピューターのメモリが処理できるレベルをはるかに超えるレベルで既に動作しているため、クロック速度の変更によるメリットはありません。 CPU速度が複数ギガヘルツの範囲の場合、1秒あたり数十億の計算が実行されます。 したがって、2.4ギガヘルツCPUは1秒あたり24億回の計算を実行できますが、通常の32ビットまたは64ビットのPeripheral Component Interconnect（PCI）バスは1秒あたり127〜508メガバイト（100万バイト）の範囲で実行されます。

CPU速度のもう1つの制限要因は、オーバークロックされているかどうかに関係なく、コンピューターシステム全体がプロセッサーから熱を放散する能力に関係します。これは、金属酸化物半導体電界効果トランジスターの電気信号の伝送に対して熱の増加が熱障壁を生成するためです（ MOSFET）CPUの設計。 より高速なプロセッサにはより高いワット数の電源が必要であり、これはより大きな発熱につながります。 ミニラジエーターとして機能するヒートシンクは、伝導により熱を放散するためにプロセッサの表面に組み込まれ、コンピューターハウジング内のファンシステムは対流によっても熱を運び去ります。

1台のコンピューターで複数のプロセッサーを並列に実行してデータ計算を共有することは、CPU速度を上げるためのほとんどのコンピューターで一般的なアプローチになりました。 高度なシステムでは、CPUを安定した温度設定に保つために液体冷却も含まれます。 非常に高度なスーパーコンピューターは、並列で動作する数千のプロセッサーを使用し、液体窒素または液体ヘリウムで華氏-452°（摂氏-269°）前後の温度に冷却され、クロック速度は500ギガヘルツ（1秒あたり5,000億計算）を超えます。