パソコンのクロック数の考え方

パソコンの中身について詳しく知ってみたいと思ったので質問させていただきます。以前からクロック数というのがよくわからなかったのですが最近になって振動数のようなものだというのがわかってはきたのですが、なら何を以て性能が良いのかという疑問を持ち始めました。最近のCPU？ならギガヘルツの数値が低くても昔のものに比べたら格段に性能が良いという書き込みも見たのですが考え方としては1.40GHｚのi4とi5ならば、それぞれ1.40×4、1.40×5で数値が高いほうがよい、という風に考えてもよいのでしょうか？

No.2 ベストアンサー 回答者： hanabutako 回答日時： 2012/07/11 01:23

自分の使用状況に合わせたベンチマークを見ないとなんとも言えないというのが現実的だと思います。

動画編集や3DバリバリのゲームなどマルチスレッドでCPUをガンガン使うような使い方をしない限りはそんなに違いを意識しないと思います。

クロックというのは音楽で言うところのメトロノームのようなものです。メトロノームがカチコチなるのにあわせて曲を演奏するように、CPUはクロックが1周期するごとに一定の処理を行います。この1周期のことをパソコンの世界では1クロックと表現します。
クロック数が高いというのはメトロノームの針が振れる速さが速いのに匹敵します。メトロノームの針が速く振れると、速く曲を演奏しますが、うまい人が弾いていないとタイミング通りに曲を演奏するのに失敗して、むちゃくちゃな曲になります。同じように、CPUも速いクロックで動くように設計されていないと、クロックを速くしてもちゃんと動作しません。
よって、普通はちゃんと動くことが保証されているクロック数で動作させます。

ここで、「処理」と曖昧な表現を使いましたが、メモリーからデータを読んだり、計算したり、メモリーに書いたりするのを処理と言っています。ここで、足し算と掛け算では全然かかる時間が違うので、読んでから計算して書き戻すまでの処理を1クロックでしようとすると、一番長く時間がかかるものに合わせてクロックをゆっくり目に動かさなくてはなりません。余談ですが、処理ごとにかかる時間が違うのは、例えばご自身で3桁同士の足し算と掛け算とをどちらが早く計算できるか比べてみると実感できるでしょう。コンピュータは電気信号を使ってこれと同じようなことをしています。よって、少なくとも掛け算の速さにあわせることになります。

そこで、実行する順序をもっと細分化して、メモリーから命令を読み出す、命令を解釈する、命令を実行する、実行結果をメモリーに保存するなどの動作を細かいステップに分けて実行し、高速なクロックでも動くようにする方法が開発されました。ちなみに、この方法をパイプラインといいます。そして、このパイプラインのステップの個数を段数と呼びます。

Pentium4という10年くらい前のパソコンで使っていたCPUでは、このパイプラインの段数を非常に多く、処理も細かい単位で分けて、高速化を図っていました。しかし、今は技術的な改良がなされてパイプラインの段数を細かに分ける必要がなくなりました。パイプラインの段数が細かいと例えばメモリーからデータを読んで計算して書き戻すのにも非常に多くのステップに分けてやっていて、ちょっとした事をするのにも何十クロックもかかりました。しかし、今は一つ一つの計算にそんなに段数を使わない実装になったので、Pentium4よりも少ないクロックで同じ処理ができるようになりました。よって、当時の3.2GHz相当の性能が今ではもっと少ないクロック数で得られるようになりました。

i4, i5というのはCore i3、Core i5、Core i7のことだと思いますが、一概に掛け算でその性能を表すことはできません。i7でも、900と800とあり、そのスペックはかなり異なります。
http://bto-pc.jp/btopc-com/select/core-i7-i5-i3. …
まず、データのやり取りに使えるCPUについている端子の数が違い、短い区間の通信だと、たいていは端子が多いほうがスループットも大きいです。

Core i7 800とCore i5 700の違いはHyper Threadingの有無です。HyperThreadingとは、CPUの空いている資源を使ってあたかもコアが多くあるかのように見せる技術です。同時に複数のタイプの計算をする場合、CPUの空き資源を有効活用できるので性能が向上します。

Core i5 700とCore i5 600の違いはL3キャッシュと実際にコアがあるかHyperThreadingでコアがあるかのように見せかけているかです。メモリーからデータを読み出すというのは非常に時間がかかるので、CPUの中にキャッシュという機能を持たせておき、通常、メモリーから直接データを読む代わりにそこからデータを読みます。CPUに一番近いところからL1、L2とあり、ちゃんと作ってあればL3キャッシュがあったほうがメモリーを読まないで良くなる分性能が向上します。

Core i5 600とCore i3 500の違いはTurbo Boostという一時的に性能を向上させる技術が入っているかどうかですね。まぁ、定常状態ではあまり関係ないでしょう。

こうして見てきたように、Core i7、i5、i3くらいになってくるとどのCPUの性能がいいかを単純に比較するのは非常に難しくなります。正直、実際の使用用途に近いようなベンチマークで見るくらいしか比較の仕方はないと思います (下記はSandyBridgeとちょっと古いアーキテクチャですが)。Windowsのエクスペリエンスインデックスではそんなに変わらないみたいなので、実用上そうそう変わることもないかもしれません。マルチスレッドで使うものによっては3、5、7はおっしゃるような変化をしているところもあるように見えますが、その計算方法は一概には正しいとは言えないと思います。
http://nattokude.gozaru.jp/nikki/2012cpu/corei3- …

No.7 回答者： webcat 回答日時： 2012/07/11 10:24

現在ではクロック数などは、あまり意味は有りません。

同系列のＣＰＵではクロック数の高いほど性能は良いが、大昔のＣＰＵと比べたら同クロック数でも天地雲泥の差で比較する意味は全く無し。
それよりもマイクロアーキテクチャーやＧＰＵの性能や、コア数／スレッド数も加味しなければなりません。
シングルコアよりマルチコア、２コア/2スレッドが当たり前で、４コア／８スレッドやそれ以上のＣＰＵも存在します。

No.6 回答者： sakusa001 回答日時： 2012/07/11 08:10

クロックなんて知っても無駄ですよ。

http://maximums.gatt.nobody.jp/cpu.html
http://hardware-navi.com/cpu.php

みたいにクロックの指数で数字として把握しないとんなもん分かりません的な話。
中の数字なんて知っても意味なんて殆ど無いし
外っつらの数字とは言え一応それはスコアーなのでクロックなんて物より当てになります。

現代型のcpuなら同メーカー間ならクロックなんかより
実コア数　L2L3キャッシュの大きさと　スレッドの多さの方がクロックより重要ですね。

クロック上げた所でこれが劣る物は確実に遅いと言う事ですから
同時にこれらが多ければクロック抑えた所で劣った物より実際に速く出来ると言う事です。

その証拠がミドルクラス程度のcpuとローエンド間での差で如実にでているはずですよ。

No.5 回答者： operator_s 回答日時： 2012/07/11 07:46

ちゃいます。

CPUというものは、トランジスタという部品が大量、かつ複雑に組み合わさって作られています。とりあえず今は、そういう名前の小人さんたちが住んでいると思ってください。

この小人さんたちに電気を流して、働かせることで、計算をしたり、動画を再生させたり、ゲームを動かしたりするのですが、大量の小人が一緒に働くというのは、実際はとても大変なことなのです。ちょうど私達のいうところの、運動会のムカデ競争みたいなもので、1,2,1,2,右,左,右,左と、動かすタイミングを知らせてやらないとみんなズッコけるのです。

そういうわけで、コンピュータの世界でも、中の小人に働くためのタイミングを教えてやる必要があるのです。これがクロックです。人間の世界では、旗をもったり、笛を吹く係が目立つところにいるものですが、コンピュータの場合は電子部品や小さな回路が行います。

昔はよく、水晶（クリスタル）を使った部品をクロックにつかっていました。こういった部品は、ぽんぽんぽんぽん、と一定のリズムを刻む電気を作ってくれます。で、この電気をCPUに送り込んでやれば、中の小人さんがリズムに合わせて動く、というわけです。

1秒間に1回のはやさで、ぽんぽんぽん・・・、と合図を送ることを1Hz(1ヘルツ)といいます。2Hzなら1秒間に2回のはやさ、100Hzなら100回、1GHzは1,000,000,000回ほど、ぽぽぽぽーんと送るのです。ですから、この値が大きいほど、小人トランジスタは素早く動き、パソコンは速くて快適になるのです。

ただし！

それは同じ種類のCPU同士だけでの話です。ムカデ競争にしても、身長180cmの大男達が1秒に1歩づつ進むことと、140センチぐらいの小学生の1歩1歩では別物でしょう。コンピュータの世界もそれと同じで、CPUの種類が違うと、中に住んでいる小人の作りや並び方や人数も違うため、単純に比べられないのです。

ですから、クロックは単に1秒間に動ける「歩数」こそ示しますが、トータルの性能というのは、もっと色々な要素がいくつも組み合わさるので、本当のところどっちが速いかとなると、実際に測ってみるしかありません（下に参考になりそうなページをのせときます。まあ測り方でも色々あるのですが）。

また、i3とかi4とか（あったっけ？）i5とかありますが、これは実際の性能を計算するための数字ではなく、みんなこっちのほうが一歩あたりの性能が上だからね、高いけど買ってね！とアピールするための商品名にすぎません。

だから、同じクロック同士のi7がi3の倍以上速いぞ！というような話ではありません。二郎さんが一郎さんの二倍の性能ではないのと同じです。

参考URL：http://www.cpubenchmark.net/

No.4 回答者： Plin 回答日時： 2012/07/11 02:21

クロックの考え方と言うより、CPUの見方が知りたい様ですが。

http://www.pasonisan.com/pc-parts/cpu.html
文字だけで語られるよりは分かり易いのではと感じた次第…

No.3 回答者： yama1718 回答日時： 2012/07/11 01:36

＞それぞれ1.40×4、1.40×5で数値が高いほうがよい

Core i4なんて無いし、×４とか×５って、どこから出てきた話ですか？

http://nattokude.gozaru.jp/nikki/2012cpu/corei3- …
http://nattokude.gozaru.jp/nikki/2012cpu/corei3- …
http://nattokude.gozaru.jp/nikki/2012cpu/corei3- …
同じ動作周波数でのCore i3 i5 i7 での性能比較なら、ここがわかりやすいでしょうか。
大きな違いはコアの数、ターボブーストの性能が違いますね。

Core i3 はコスト優先、Core i7は高性能ですが高価で発熱量も多いので、性能をフルに引き出そうとしたら冷却性能の高いＣＰＵクーラーも必要になります。
Core i5 はその中間ですが、性能ではi7よりは少し劣る程度で価格は結構安いので、コストパフォーマンスで比較するなら優れていますね。

No.1 回答者： T_HARRIER 回答日時： 2012/07/11 01:12

現在のCPUでの性能は周波数のみでは性能が高いと一概に言えません。

各社のCPUの性能はブランド（CPU）名プラス数字で一般の方にも
分かりやすくしているようですが、多少でも専門的な知識は必要かと思います。

簡単に性能の要素を挙げるのであれば、
・CPUのコア数
・仮想CPU数
・周波数
の3つとなり、周波数が低くてもCPUのコア数が多ければトータルの性能は
高い製品になる場合があります。

また、周波数のみでの性能比較については、
Intel社の場合Pentium4、AMD社の場合AthlonXPの製品あたりで
終わりを迎えています。