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【3分でわかる】CPUとGPUの違いをやさしいたとえ話で解説!

どうも、ノートPCユーザーのマクリン( @Maku_ring)です。

ノートパソコンを使っていると出会う「CPU」と「GPU」といった名称。

「なんとなく分かるけど、それぞれの違いを説明するのは難しい……」という人も多いのではないでしょうか。

そんなわけで本記事では、CPUとGPUの違いをやさしいたとえ話で解説していきます。

CPUとGPUの違いを理解するために、まずはそれぞれの仕組みや特徴を理解してみましょう。

この記事の著者
マクリン

ガジェットブロガー

マクリン

Makurin

プロフィール

東京在住のサラリーマンで、品川のコワーキングスペース「Ray Terrace(レイテラス)」も運営しています。当ブログでは、さまざまなガジェット・家電をレビューしています。プロフィール詳細

CPUとは中央演算処理装置

CPUとは中央演算処理装置

CPUは「Central Processing Unit」の略称です。

パソコンに必ず搭載されているパーツであり「中央演算処理装置」とも呼ばれます。

“中央”とあるように、パソコンの処理の中心を担う、いわば指揮官です。

キーボードやマウスといった周辺装置からのデータを受け取り、コンピュータに計算させたり、記憶したりします。

マクリン
コンピュータの頭脳とも呼ばれます!

3〜4cm四方の小さな部品ですが、パソコンの性能を決めるパーツであるため、CPUの性能がパソコンの価格を大きく左右します。
 

CPUの4つの役割

CPUは指揮官といいつつ、実は主な役割は4つだけです。

  1. 計算
  2. 判断
  3. 複製
  4. 制御

これら4つの働きを「制御と演算」ということもあります。

「制御」はパソコンのメモリの使用や場所を記憶すること、「演算」はメモリを処理する働きのことをいいます。

演算は足し算、引き算など四則演算を表す「算術演算」と、二進数を使った「論理演算」とに分けられます。
 

ヨメ

ワケワカメ
 
キーボードやマウスから入ってきた情報が何かを判断して計算し、画面上に反映させるというイメージくらいでOK!

マクリン

 
なお、制御と演算の連携が早いほどCPUの性能は良くなります。

CPUの4つの処理の流れ

CPUは以下の4つの流れで処理を行います。

  1. 読み込み(フェッチ)
  2. 解読(デコード)
  3. 実行(エグゼキュート)
  4. 書き出し(ストア)

ちょっと難しいので、プレゼンの成功のためにとる行動にたとえてみましょう。

プレゼン成功への道
  1. 読み込み プレゼンの専門書を購入して読む。
  2. 解読 専門書の内容を理解する。
  3. 実行 専門書の内容にしたがってプレゼンの準備を行う。
  4. 書き出し プレゼンを行う。
マクリン
CPUの処理にはスーパースカラという技術が使われてて、これにより複数の処理を同時に行うことができます。

CPUの処理速度を決めるクロック周波数

CPUの処理速度を測る指標として「クロック周波数」というものがあります。

クロック周波数とは、コンピュータを動かす信号が1秒間あたりいくつ処理されるかを表し、数字が大きいほど処理速度が速い、つまりCPUの性能が高いということになります。

クロック周波数はHz(ヘルツ)という単位で表し、たとえば2GHz(ギガヘルツ)のCPUでは、1秒間に20億回処理が実行されるということです。

つまり、クロック周波数はCPUの性能を比較する材料のひとつになります。

ただ、CPUの処理にはさまざまな要因が複合的に重なっているため、クロック周波数だけで判断するのは難しいです。

GPUとは画像処理装置

GPUとは画像処理装置

GPU(Graphics Processing Unit)は画像処理装置と呼ばれ、CPUの指令で画像処理を行います。

CPUとGPUの違いを理解するためには「CPUの指令で画像処理を行い」という点がポイント。

例えば3Dグラフィックや写真の画像をパソコンに表示させるためには、画像処理の計算が必要になります。

文字情報とちがって画像は情報量が多く、膨大な計算が必要。

だから、専用の処理装置GPUが登場するというわけです。

ヨメ
画像処理に特化してるから計算に集中できるのね!

GPUの処理の仕組み

GPUは単体で画像を処理できません。

CPUからの命令を受けて初めて、画像の処理を行うことができます。

その代わり、同じ処理であれば同時に膨大な量の処理が可能です。

マクリン
処理装置の数を意味するコア数は、CPUでは多くても数10個程度ですが、GPUは数千個ありますよ!

GPUの使用シーン

GPUは画像処理専用の装置といいましたが、実はそれ以外のシーンでも使われています。

その1つが、AI(人工知能)を発達させるディープラーニングという機械学習です。

AIにデータを読み込ませると、計算してそのデータの特徴などを割り出しますが、割り出すには大量のデータ処理が必要になります。

GPUは複雑な計算ができない代わりに、データを計算するなど特化した働きは得意なので、膨大なデータの処理ができるのです。

専門的な言葉でいうと「単一命令複数データ処理」と「ベクトルプロセッサ」という並列処理技術を使っています。

また映像がよりリアルで美しい3Dグラフィックスが使用されているゲーミングPCにもGPUが使用されています。

マクリン
ゲームは特定の操作(コマンド)による動き(処理)が決まっているから、GPUの得意分野!

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CPUとGPUの違い

CPUとGPUの違いはなに?

CPUとGPUの違いを一言でまとめると以下の通りです。

CPU 複雑な処理が得意で、コンピュータの司令官
GPU 大量の単純な計算が得意な職人集団
 

CPUとGPUの役割の違い

CPUとGPUはあくまで得意分野と役割が違うものであり、一概にどちらがすぐれているとはいえません。

3Dグラフィックスが使用されたPCゲームを例にとります。

登場人物を右に歩かせたいとき、手元のキーボードでコマンドを入力します。

入力されたコマンドを読み取って判断(計算)し「右に動かせ!」と指示を出す。

ここまでがCPUの働きです。

3Dグラフィックスで美しくなめらかに人物を右に動かすには膨大な計算が必要なため、ここでGPUが登場します。

そしてGPUが行った計算を元に、モニターに映像を映し出すための計算をするのはCPUです。

マクリン
全体的な動きを指示してカバーするのがCPU、特定の動きを大量にこなせるのがGPU!

パソコン選びの際の注意点

上記で例にあげたゲーミングPCなど、複雑な処理と特定の膨大な処理が同時に必要となるケースでは、CPUもGPUも重要になります。

CPUの性能が高くても、GPUの性能が低ければ思うような処理ができませんし、逆もまたしかり。

つまり、パソコンで実現したい処理の内容に合わせてCPUとGPUの性能の高さを選ぶことが、コスパのもっとも良いパソコンの選び方になります。

マクリン
そのパソコンでどんなことをしたいのかを決めるのが大切!

CPUとGPUの違いまとめ

本記事は「【3分でわかる】CPUとGPUの違いをやさしいたとえ話で解説!」について書きました。

ふだん何気なく使っているパソコンですが、こうして記事を書いたり、動画を観たりできるのはCPUとGPUのおかげです。

直接見る機会はなかなかありませんが、パソコン選びの際に役立つのでぜひ覚えておいてください。

どうも、マクリン( @Maku_ring)でした。

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