周波数スケーリングとは

コンピューターの「頭脳」は中央処理装置（CPU）です。 通常の操作では、CPUはコンピューターのすべての操作を処理し、プログラムの実行とオペレーティングシステムの機能を可能にします。 CPUの速度と効率はさまざまです。 コンピューターのCPUのパフォーマンスの主な決定要因は、CPUユニットのクロック速度です。これは、1秒ごとに実行できる基本的な算術演算（加算、減算、乗算、または除算）の回数を測定します。 周波数スケーリングは、プロセッサのパフォーマンスを向上させる最も基本的な方法です。 CPUの実行速度であるクロック周波数を上げると、コンピューターのパフォーマンスも向上します。

最近まで、マルチコアプロセッサの出現により、周波数スケーリングは、新しいプロセッサモデルのパフォーマンスを向上させる最も基本的な方法でした。 古いプロセッサは、1.0GHz以下の速度で実行されていました。 現在、プロセッサは一般的に2.0GHzを超える速度で実行され、一部は3.0GHzを超えています。 紙上では、3.0GHzのCPUは2.0GHzのCPUよりも速く「見える」が、現実の世界では、コンピューターの全体的なパフォーマンスはすべての部品の集合体によって決定される。 言い換えると、2.0GHzと3.0GHzの両方のコンピューターに同じタイプのメモリ、同じマザーボードなどが含まれている場合、チェーン内の最も弱いリンクがコンピューターを「ボトルネック」にし、すべての3.0GHzを最適化できなくなります。

周波数スケーリングには上限がないように見えるかもしれませんが、そうではありません。 CPUのクロック速度を上げると、ユニットの発熱量が増えます。 時間が経つにつれて、この余分な熱は回路を劣化させるように作用し、プロセッサの誤動作や故障を引き起こします。 これにより、商用プロセッサの最大速度に非常に現実的な上限が設けられ、プロセッサを構築できる速度が制限されます。

周波数スケーリングがなくてもCPUパフォーマンスを向上させるには、より革新的なソリューションが必要です。 CPUメーカーは、単に「音量を上げて」より多くのパフォーマンスを引き出すことができなくなりました。 これらの制限を回避するために、CPUメーカーはマルチコアCPUソリューションを設計しました。 1つのチップに複数のCPUコアを配置することにより、プロセッサーの実効速度が2倍になります。 ただし、パフォーマンスの向上が全面的に等しく適用される周波数スケーリングとは異なり、これはコンピューターソフトウェアの設計者に負担をかけます。 ソフトウェア設計者が2つ以上のCPUコアを使用するようにプログラムを特別に調整しない限り、追加の利点は失われ、周波数スケーリングはCPUチップのパフォーマンスを向上させる最も純粋な方法の1つになります。