インテルCPU選びの基本、スペックの読み方

動作周波数（GHz）や、キャッシュメモリ、TDPなど

ここではインテルCPUにおける、チェックポイントを解説します。ここでのチェック項目は「CPUブランド、プロセッサーナンバー、動作周波数（クロック周波数）、キャッシュメモリ、TDP、拡張命令」です。

インテルCPUスペックの読み方 CPU-Zから読み取れるCPUのスペック。このページではこの6項目を説明する。

CPUブランドを選ぶ

CPUを選ぶためには様々なスペックで比較しますが、最初に選択しないといけないのはCPUブランドです。基本的にブランドの上下関係が分かっていれば、細かいスペックを見なくても初心者には充分です。
下位ブランドから追っていくと「Celeron ＜ Pentium ＜ Core i3 ＜ Core i5 ＜ Core i7」の順になります。出荷数が多い上位ブランドでは実質Core i7ですので、これを選んだ場合はおのずとスペックが高い傾向にあります。

ただし、CPUブランドを選ぶ鉄則として、同じアーキテクチャ（基本設計）で比較することが前提です。ブランド自体は継続されていくので、同じ名称であってもアーキテクチャの新旧がごっちゃにならないように注意が必要です。ブランドのランク・ポジションが入れ替わることはありませんが、「古いアーキテクチャのCore i7よりも、新しいアーキテクチャのCore i5のほうが性能が高い」ということは普通に起きます。中古パソコンを買うときには、それに遭遇します。

CeleronやPentiumのように継続されたブランドがあれば、Core 2 DuoやCore 2 Quadのように消えたブランドもあります。ブランドを引き継いでも、次世代になると設計自体は別物です。いずれにしてもCPUブランドだけでは読み取れないことが多いので、アーキテクチャと各々のスペックの意味を知ることが大切です。

プロセッサーナンバー

複数同時処理のマルチコア化してから、動作周波数だけで処理能力の高さを測れなくなりました。そのため、上位の目安としてナンバーが振られるようになりました。基本的には同アーキテクチャ・同ブランド・同シリーズで比較し、数字が大きいほうが上位という扱いです。ただし、あくまで認識ナンバーであり性能指数ではありません。インテルも「数字が大きいほど速い」とは言っておらず、保証もしていないです。「なんとなくの目安程度」と理解しておきましょう。

ブランドとナンバー	動作周波数-クロック（TB最大）	コア数（スレッド数）	キャッシュ	システムバス（DMI）	プロセス・ルール
Core i7-860	2.80GHz（3.46GHz）	4コア（8）	8 MB	2.5GT/s	45nm
Core i7-870	2.93GHz（3.60GHz）	4コア（8）	8 MB	2.5GT/s	45nm
Core i7-930	2.80GHz（3.06GHz）	4コア（8）	8 MB	4.8GT/s	45nm
Core i7-980	3.33GHz（3.6GHz）	6コア（12）	12 MB	4.8GT/s	32nm

第1世代Core i7を例に挙げると、800番台よりも900番台の方が上位であることが分かります。ただし、動作周波数の高さはプロセッサーナンバーに比例するわけではありません。ファミリーによってマチマチです。動作周波数の高さが大きく影響する計算では、動作周波数の高い「格下のCPU」のほうが速いという場合もあります。

プロセッサー・ナンバーの末尾のアルファベット

プロセッサーナンバーの末尾にアルファベットが記載されるモデルがある。サフィックスといい、「接尾辞」という意味になる。デスクトップ向けCPUでサフィックスがないモデルは、その世代の標準という扱いです。

デスクトップ向けCPU

X	最上位であるExtreme Editionモデル。倍率ロックフリー（オーバークロック可能）
K	倍率ロックフリー（オーバークロック可能）
S	Haswell（第4世代）以前では、TDP 65Wの場合、低消費電力だったため、「S」がつけられた。 Skylake（第6世代）以降は、TDP 65Wが通常であるため、Sの付くモデルは登場していない。
T	デスクトップ向けCPUの省電力モデルであり、主に一体型パソコン / ミニパソコンで使われる。 TDP 35W、45Wあたりになる。

モバイル向けCPU

HQ	ハイパフォーマンス。 KabyLake（第7世代Core）ではTDP 45W
H	ハイパフォーマンス。　KabyLake（第7世代Core）ではTDP 35W
U	かつてはウルトラモバイル向けに使われ、低電圧・低消費電力版という意味があったが、 KabyLake（第7世代）世代になると、それが標準という扱い。TDP 15Wが多い。
Y	極めて低消費電力で、主にタブレットPCや2-in-1ノートなどファンレスモデルに多い。TDP4.5W

※Yの場合は、ナンバーの末尾に付かない。

動作周波数（クロック数）

～GHzで表記されるのが動作周波数です。「数値が高いほど処理が速い」が基本ですが、いろんな要素があるので一概には言えません。また数値が高いほど、消費電力が高くなります。

動作周波数とは簡素に言えば、CPUの動作タイミングをとる信号の周波数。データ処理において同期を取るためのテンポです。クロック数ともいい、CPUが1秒間で動作する回数ですが、1回の動作で処理できる仕事量はCPUの種類によって異なります。そのため動作周波数が同じでも、設計が異なれば処理速度は異なります。一方、まったく同じ構造のCPUであれば、「動作周波数が高いほうが処理が速い」と判断できます。

動作周波数で比較できる例

ブランドとナンバー	動作周波数（TB最大）	コア数（スレッド数）	キャッシュ	システムバス（DMI）	プロセス・ルール
Core i7-860	2.80GHz（3.46GHz）	4コア（8）	8 MB	2.5GT/s	45nm
Core i7-870	2.93GHz（3.60GHz）	4コア（8）	8 MB	2.5GT/s	45nm

例えば上記、同じアーキテクチャのCPUでは、動作周波数で比較できます。「コア数、スレッド数、キャッシュ、システムバス（DMI）」が同じで、動作周波数だけが異なっています。この場合、Core i7-860よりも870のほうが速いという判断ができます。

動作周波数で比較できない例

ブランドとナンバー	動作周波数（TB最大）	コア数（スレッド数）	キャッシュ	システムバス（DMI）	プロセス・ルール
Core i3-3240	3.4GHz（TBなし）	2コア（4）	3 MB	5.0GT/s	22nm
Core i7-3770	3.4GHz（3.9GHz）	4コア（8）	8 MB	5.0GT/s	22nm

これは同じアーキテクチャで動作周波数も同じですが、実際の処理速度は異なります。TB（ターボ・ブースト・テクノロジー）の有無、コア数ならびにHTテクノロジーによるスレッド数も違う、キャッシュの容量も違う。こうなると動作周波数だけでは比較できなくなります。

まとめ：動作周波数だけでは性能は比較できない

2000年～2007年ごろまで主流だったインテルCPUの基本設計、NetBurst（ネットバースト）マイクロアーキテクチャでは高クロック化で処理速度を上げた時代でした。2005年ぐらいまではクロック数がどんどん上がって行き、MHzだった単位がGHzになったことがその現れです。

しかし、高クロック化は消費電力の高さと熱暴走の問題があり、3.8GHzあたりで高クロック化の流れは終焉します。その後、高クロック高性能化から離れ、複数同時処理ができるマルチコア化（複数のコア化）へと進みます。

キャッシュメモリ

CPUに内蔵されている「キャッシュメモリ」とは、処理速度向上のための少量メモリです。「キャッシング」という手法を用いており、速度の違う2つのデバイス間にて速度差を埋めています。具体的には次のようなことです。

まずCPUが処理するデータをストレージ（HDDやSSD）から引き出します。しかしストレージとCPUが直でやり取りしていると、ストレージが遅すぎてCPUの待機時間が無駄になります。

そこで、ストレージよりもアクセスの速いメインメモリが間に入り、必要なデータを蓄えたメインメモリからCPUへ送ることによって処理の高速化を図っています。すでにメインメモリでも「キャッシング」という手法を用いているわけです。

次が本題の、CPUに内蔵されている「キャッシュメモリ」です。

いくらメインメモリが速いと言っても、実はメインメモリに使われているDRAMはCPUの処理速度よりも低速なんです。DRAMの速度に合わせてしまうとCPUはアクセスの度に待たされてしまいます。

キャッシュメモリの仕組み
そこでCPUには少量のメモリを内蔵しており、それがキャッシュメモリです。キャッシュメモリはメインメモリより容量が遥かに少ないですが、メインメモリよりも高速です。最も頻繁に扱うデータは内蔵のキャッシュメモリに蓄えます。キャッシュメモリはメインメモリの読み出しだけではなく、書き出しも有効に機能します。

x次キャッシュメモリとは

高性能なCPUほど、多くのデータを蓄えられます。キャッシュメモリはCPUに近い順に1次キャッシュ、2次キャッシュ、3次キャッシュと呼んでいます。数字が若いほど高速のキャッシュメモリですが容量も少なくなります。

Nehalemマイクロアーキテクチャ、 Core i7-870 プロセッサー (2.93GHz, 8MB L3キャッシュ)の例。
各CPUコアに1次と2次キャッシュを備え、3次キャッシュは共有化しています。この場合、3次キャッシュメモリの容量が大きいほど、処理に有利です。※英語表記はL1、L2、L3キャッシュ。何次キャッシュまであるかはCPUによって異なる。

ブランドとナンバー	動作周波数（TB最大）	コア数（スレッド数）	キャッシュ	システムバス（DMI）	プロセス・ルール
Core i3-3240	3.4GHz（TBなし）	2コア（4）	3 MB	5.0GT/s	22nm
Core i5-3330	3.0GHz（3.2GHz）	4コア（4）	6 MB	5.0GT/s	22nm
Core i7-3770	3.4GHz（3.9GHz）	4コア（8）	8 MB	5.0GT/s	22nm

上位CPUほどキャッシュ容量が大きい。スペックで主に記載されるのは容量が一番多いキャッシュメモリ。

TDP（Thermal Design Power）

TDP TDP（Thermal Design Power）とは、熱設計電力のこと。消費電力と発熱の大きさを表しています。

ワット数が低いほど放熱しやすく、静音やモバイル用途に向くと言えます。ただし、あくまで指標であり、同じTDPであっても動作クロックの違いで実測値と異なる場合も見られます。なお、Mini-ITXマシンのような小型PC、タブレットPCなど冷却に不利な筐体タイプでは、TDPの低いCPUを選ぶのが基本です。TDPが低いほど低消費電力ですが、処理パフォーマンスは低下する傾向となります。

ブランドとナンバー	動作周波数（TB最大）	コア数（スレッド数）	キャッシュ	システムバス（DMI）	TDP
Core i7-3770	3.4GHz（3.9GHz）	4コア（8）	8 MB	5.0GT/s	77W
Core i7-3770S	3.1GHz（3.9GHz）				65W
Core i7-3770T	2.5GHz（3.7GHz）				45W

Ivy Bridge（第3世代）のCore i7の例。時代のトレンドとしてはTDPが低くなる傾向にあり、ワットパフォーマンスが重視されている。（少ない電力でも効率のよい処理をするパフォーマンスのこと）。

拡張命令

基本の命令セットには、x86（32bit版 Windows）およびx64（64bit版 Windows）がありますが、これらを拡張する命令セットが存在します。例えば、MMX、SSE、AVX、AVX2、AES-NIなどです。CPUとソフトウェアがどれかの拡張命令に対応していると、演算を高速化することができます。

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