ねっとの遊歩道

自作ＰＣ推進委員会　第２回　ＣＰＵの話
ＰＣの性能に一番影響を与える部分です。

ＣＰＵとは
結局のところＰＣの中枢となるところです。ＰＣの性能はＣＰＵの性能に左右されると言っても過言ではないでしょう。
最新のものは非常に値が高く、１世代前のＣＰＵあたりが手ごろな価格で販売されています。
２０００年２月の時点でインテルとＡＭＤのＣＰＵがメジャーとなっています。

ここでは基本的には上記の２社のデスクトップ用のＣＰＵを紹介したいと思います。
まずＣＰＵを大別するとsocket7、slot1、slotA、socketA、socket370のものに大別されます。
socket7
もうかなり前のＣＰＵと言っても差し支えないでしょう。
ＡＭＤのK6-2などがいまだに販売はされています。
ちなみにベースクロックが66MHzを越えたものをSuper socket7(Super7)と言ったりもします。
また、秋葉原などではバルク品（箱も保証もない現物のみでの販売、詳しくはそのうち・・・）の状態で
ノート用ＣＰＵのK6-2+やK6-3+が販売されています。これは実際の所はSoket7のＣＰＵに当たります。
代表ＣＰＵ：Pentium、MMX-Pentium、K6-2、K6-III、K6-2+、K6-3+

slot1
現在の主流となりつつあるのはsocket370ですが、こちらもまだまだ健在です。
インテルのPentiumII、PentiumIIIがslot1として販売されています。
以前はCeleronもslot1でしたが、今では完全にsocket370に移行しています。
PentiumIIIはsocket370に移行しつつありますが、まだslot1タイプのものも多く販売されています。
理由としてはslot型のＣＰＵよりsocket型のＣＰＵの方が製造コストが安く上がることにあります。
また、ＣＰＵへの電源供給面にやや問題があったと言う話も聞いています。
代表ＣＰＵ：PentiumII、PentiumIII、Celeron（旧タイプ）

socket370
インテルのPentiumIIIや現行のCeleronがこの型にあたります。
ピンの数が３７０本であることからこう呼ばれています。
ちなみにコンバーターをつければ、socket370のＣＰＵがslot1として動作します。
一つ重要な点があります。単純にsocket370と言っても２種類が存在します。
PPGAとFC-PGA(Flip Chip PGA)の２種類です。
基本的にこの２種類は別物に近いところがあります。
最近ではまずないでしょうが、マザーボードがFC-PGAに対応していない可能性もあります。
古いマザーボードを利用する場合は注意が必要かも知れません。
（FC-PGA対応と書いてあるのはもちろんですが、PentiumIII対応となっていれば大丈夫です。）
代表ＣＰＵ：PentiumIII、Celeron

socket432
初期型のPentium4がこの型に当たります。ピン数が423本あります。
すでに新しいソケットタイプのPentium4が発売されており寿命はそれほど長くなさそうです。
これまでのsocket370などとは互換性は全くないようです。

socket478
最近のPentium4のソケットのタイプです。
ピンの数がsocket423と変わりませんが、出ているCPUは全く一緒です。
socket478と同様socket370などとは互換性は全くないようです。
socket423との互換性に関しては全く分かりません。

slotA
すでに古い規格となったＡＭＤの独自規格です。
高クロックのslotA対応ＣＰＵが市場から消えつつあるので、あまりお勧めできません。
代表ＣＰＵ（と言うか多分これだけ）：Athlon

socketA
新型のAthlon、Duronがこの規格に当たります。
Athlonは同クロックで値段が安くPrntiumIIIを凌ぐ性能なのでお勧めです。
代表ＣＰＵ：Athlon、Duron,Athlon MP,Athlon XP

ベースクロック（ＦＳＢ）と倍率（クロックアップ）
ＣＰＵの早さの決め手はマザーボードにある「ベースクロック（ＦＳＢ）」とＣＰＵそれぞれが持つ「倍率」にあります。
この２つが揃って早いＣＰＵを実現することが出来るのです。

ベースクロック
マザーボードそのものが持っている周波数です。
ＣＰＵはこれと同期をとって動作しています。
マザーボードは複数のベースクロックで動作するようになっており、
その中から１つが選択されています。（最初から１つの場合もありますが・・・）
もちろん自分で設定を変えることもできます。
現在のメジャーなベースクロックは６６ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、１３３ＭＨｚ、２００ＭＨｚでしょうね。

ベースクロックの値はＣＰＵ以外の動作速度（メモリやＰＣＩバスなど）にも影響を与えることもあります。

倍率
ＣＰＵが持ってるものです。最近のＣＰＵは基本的に変更できません。
（一部ツールなどを使えば変えられることもありますが、そう言うのは例外と言うことにしておきます。）
倍率変更ができた頃は倍率を強制的に変えて、実際のクロックより高い性能と偽り販売していた例があり、
そのために変更をできなくして販売するようになったと聞いています。（ちなみにその製品をリマーク品と言います）

５倍の倍率を持つＣＰＵでベースクロックが６６ＭＨｚの場合は３３３ＭＨｚで動作します。
（ベースクロックは小数点以下を切り捨てて呼ぶので実際のクロックには多少の誤差が出ます（大差はないですが））
同じく５倍のＣＰＵでベースクロックが１００ＭＨｚの場合は５００ＭＨｚで動作します。
また倍率が７倍でベースクロックが１００ＭＨｚの場合は７００ＭＨｚで動作します。

クロックアップ
ベースクロックが大きければ大きいほどいいのかというとそう言うわけでもありません。
ＣＰＵはメーカーが指定したベースクロックにしておかないと、動作は保証できないとしています。
その状態で動作させればＣＰＵに記載されている性能で動作することになっています。
それを無理してベースクロックを高い状態で動作させてしまおうというのがクロックアップと言われます。
もちろん全てのＣＰＵで保証されているわけではなく、クロックアップが出来るＣＰＵは限られます。
インテルのCeleronがうまくいきやすいと言うのが一般論でしたが、
最近ではCeleronも倍率が上がりすぎてなかなか難しくなっています。

クロックアップが成功すれば、６６ＭＨｚＸ５＝３３３ＭＨｚで動作していたものが、
８３ＭＨｚＸ５＝４１５ＭＨｚで動作したりするようになるわけです。

もし出来ない場合はＰＣが起動しない、しばらく使っているとＯＳが不安定になるなどの影響が出てきます。
その時はベースクロックを戻せば基本的に大丈夫です。稀にダメなときもあるかも知れませんが（－－；

当然の事ながらクロックアップはＣＰＵに高い負荷をかけていることになるのでそれは忘れないようにして下さい。

動作電圧
ＣＰＵに供給する電圧は、それぞれ違った定格電圧を持っています。
同じCeleronの動作クロックが違うものを比較しただけでも、定格電圧が違っていたりもします。
ＣＰＵは高い電圧をかけるほど、安定するものですが、
電圧を高くすればするほど、消費電力が上がり発熱量も上がってしまいます。
そう言うわけで、ＣＰＵはできる限り必要な電圧は低く済むよう設計されています。
つまり、クロックアップの際にＣＰＵにかける電圧を上げれば、
そのままでは動かなかったクロックでも動作するようになる可能性があるわけです。
ただし、どこまで上げても良いというわけではなく、だいたい定格電圧の１割程度までと言われています。
上げすぎてＣＰＵに煙を吐かせても私は責任をとりません（爆）

ちなみに電圧を上げると発熱量が上がる・・・これは逆のことも言えます。
つまり、電圧を下げると発熱量が下がります。これを利用するとＰＣの静穏化にも繋げられます。
とにかく静かなＰＣにしたいと言うことで、クロックダウンしたＰＣを作る人もいます。

キャッシュ（キャッシュメモリ）
最近のＣＰＵにはたいていキャッシュというものがついています。
ＣＰＵのメモリ速度の差を埋めるために使われる潤滑剤とでも考えればいいでしょう。
このキャッシュサイズ（及びキャッシュの動作速度）はＣＰＵの性能にかなりの影響を与えます。
最近の低価格型ＣＰＵはこのキャッシュサイズを削ることで、値段を抑えていると考えて良いでしょう。

また、キャッシュにはＬ１（１次）キャッシュとＬ２（２次）キャッシュという２種類が存在します。
基本的にはプロセッサ・コアの近くに置かれたＬ１キャッシュの方が高速です。
しかしＬ１キャッシュは設置場所の問題から容量が制限されます。
そこでＣＰＵはＬ２キャッシュという形でＬ１キャッシュよりも低速ながら大きなサイズのキャッシュを持っています。
ただし、最近ではＬ２キャッシュもプロセッサ・コアの近くに設置することが多くなってきました。
この形式をとっているものを「オンダイ」と言い、従来の形を取っているものを「オフダイ」と言います。
（ダイとはプロセッサの回路を焼き付けるシリコン・ウエハのことです）
この形式が違うとキャッシュの動作速度も変わるためＣＰＵの性能はずいぶんと違うようです。
余談ですが、それ以前はＣＰＵ自体はキャッシュを持たずにマザーボードがキャッシュを持っていました。

クロック数と動作スピード
クロック数が同じなら同じスピードで動作するというわけではありません。
前述のキャッシュの影響やＣＰＵの仕様によって同じクロック数のＣＰＵでも大差が出ます。
７００ＭＨｚのPentiumIIIとCeleronで比べた場合でも、かなりの違いが現れます。

コア名とＣＰＵのコードネーム
ＣＰＵは開発過程においてコードネームで呼ばれています。
コードネームとは結局のところＣＰＵのコア（中枢）の名称となります。
コア名（コードネーム）が違ったとしても出荷されたときには統一されたＣＰＵ名になることが多数です。
例えばインテルのCoppermineとKatmaiはどちらも出荷されたときにはPentiumIIIでした。
しかし実際の所は商品名が一緒だからといっても、
コアが違うと全く別の代物と言ってしまっても過言ではありません。

それぞれのＣＰＵについての解説
これから各ＣＰＵについて簡単に解説をしていきます。
ＣＰＵ名の隣にあるのは順にコア名、ＦＳＢ、Ｌ２キャッシュ、ＣＰＵの形状です。
一部省略してあるものもあります。また、開発が終了した（と思われる）ものは最大クロックも記してあります。

Pentium4:Willamette,FSB 200MHz(DDRでCPUは400MHz駆動),L2 256KB,Scoket423/Socket478
PentiumIII:Coppermine,FSB 100MHz/133MHz,L2 256KB,Scoket370(FC-PGA)/Slot1(SECC2)
開発コードネームがCoppermineと呼ばれているこのＣＰＵが今のインテルの主流です。
Ｌ２キャッシュがＣＰＵの動作クロックと同じクロックで動作するため非常に高速です。
限定出荷していた１．１３ＧＨｚのものがリコールとなってしまい、ちとケチがついた感はありますが・・・・。

PentiumIII:Katmai,FSB 100MHz/133MHz,L2 512KB,Slot1(SECC2),Maximum 600MHz
L2キャッシュはオフダイでＣＰＵの動作クロックの半分で動作します。
Coppermineに道を譲り渡し、もうほとんど見かけないように思えます。

Celeron:Coppermine-128K,FSB 66MHz,L2 128KB,Socket370(FC-PGA)
インテルの低価格版ＣＰＵです。
PentimIII/Coppermineの廉価版と言ってしまって差し支えないでしょう。
PentiumIIIが完全にベースクロック１３３ＭＨｚに移行できないため、
PentiumIIIとの差を示すためだけにベースクロックが６６ＭＨｚで留まっていると思われます。
またＬ２キャッシュサイズはPentiumIII/Coppermineの半分になっています。
Mendocinoとの大きな違いとしてはSSE命令を搭載したところにあります。
SSE命令を用いたプログラムについては大幅に早くなりますが、
そうでないものに関してはほとんど変わらないようですね。
（キャッシュのアクセス速度は上がっているようですが）

余談ですが、Celeron/Coppermine-128KとPentiumIII/Katmaiの６００ＭＨｚで
ベンチマークをしたところKatmaiが勝ったようです。これにはベースクロックの影響があるようで・・・。

Celeron:Mendocino,FSB 66MHz,L2 128KB,Socket370(PPGA),Maximum 533MHz
こちらもCeleron/Coppermine-128Kに道を譲り渡し533MHzで止まりました。
（Celeron/Coppermineの５３３ＭＨｚは５３３ＡＭＨｚと表現されます）
もう市場で見かけることも稀でしょう。
実はこのCeleronもＬ２キャッシュはＣＰＵ動作クロックと同じクロックで動作するんです。
また、初期のCeleronはSlot1のＣＰＵでした。もし利用しようと思う人がいたら要注意です。

PentiumII:FSB 100MHz,L2 512KB,Slot1,Maximum 450MHz
名前の通りPentiumIIIの前のバージョンのＣＰＵです。
当然の事ながら開発の方は終了しており、４５０ＭＨｚが最高となります。
実はPentiumIIやPentiumIIIに対して「PentiumI」に当たるのは実はPentiumではありません。
PentiumProというＣＰＵがPentiumIIやPentiumIII（あとCeleronも）の基盤になっていたりします。
PentiumProは３２ビット命令処理の高速化に特化していたため、
１６ビット命令を多用していた当時のＷｉｎにはあまり向かず早々と姿を消してしまいました。
UNIXユーザーにはかなり歓迎されたようですけどね（笑）

MMX Pentium:FSB 66MHz,Maximum 233MHz
ＭＭＸ命令をPentiumに追加したものです。・・・こんなＣＰＵでも稀に見かけるんですよね（笑）
当然の事ながらMMX命令は最近のＣＰＵでも搭載されています。

Athlon:Thunderbird,FSB 100,133MHz(DDRでCPUは200,266MHz駆動),L2 256KB,SocketA/SlotA
新型のAthlonです。キャッシュサイズは小さくなっていますが、
オンダイになっており動作クロックと同じクロックで動作します。
旧型のAthlonですらPentiumIIIと同クラスだった物が高速化されているために、
同じクロックでなら最速ＣＰＵと言えるでしょう。
消費電力・発熱量も大きいのが弱点でしょうか。

Athlon:K75,FSB 100MHz,L2 512KB,SlotA(SECC),Maximum 1GHz
ＡＭＤの主力ＣＰＵで浮動小数点計算でPentiumIIIを上回ります。
全体的な性能も同クロックのPentiumIIIを上回るようですが、
インテルのＣＰＵタイプに最適化されたアプリケーションが多いので、
実際に動かしてみてPentiumIIIを越える快適さが得られるかどうかは分かりません。
Ｌ２キャッシュがオフダイでＣＰＵの動作クロックと同じクロックで動作しないこと、
ＣＰＵが必要とする電力が非常に大きいことが弱点です。
このＣＰＵを利用する際には電源がこの消費電力に耐えられるかどうかを確認しておきましょう。
（「Athlon対応」等と明記してあることもあります。）
またエンハンスト3DNow!に対応しています。

Duron:Spitfire,FSB 100MHz,L2 64KB,SocketA
ＡＭＤがＫ６シリーズに続いて投入した低価格ＣＰＵです。
Ｌ１キャッシュ128KB、Ｌ２キャッシュ64KBという少し不思議な構成です。
低価格ＣＰＵと言いつつも同クロックのCeleron/Coppermine-128Kをはるかに凌ぐどころか、
PentiumIII/Coppermineとでさえもいい勝負をしています。
消費電力も小さく、発熱量も押さえられているようです。
欠点としてあげられるのは、上位ＣＰＵのAthlonが手頃というか安すぎるぐらいの価格まで落ちてしまったので、
居場所がなくなってしまったのが否めないところがあると言うぐらいでしょうか。

K6-2:FSB 100MHz,Socket7,Maximum 550MHz
インテルがsocket7のＣＰＵを投げ出してslot1に走った後もＡＭＤはK6-2の開発・生産を続けました。
そのおかげでsocket7のＰＣを長く使った（使っている）と言う人は多いのではないでしょうか？
現在ではK6-2+というモバイル用ＣＰＵを流用したＯＤＰがsocket7用として売られています。
K6-2+はリテールパッケージ（ＣＰＵ単体での正式出荷版）は存在せず、
秋葉原などでバルク品として見かけるだけです。

K6-III:FSB 100MHz,Socket7,Maximum 450MHz
性能は悪くないと思うのですが、コストパフォーマンスの悪さが嫌われ４５０ＭＨｚで止まっています。
キャッシュはＣＰＵの動作クロックと同じクロックで動作するようです。
また、K6-3+と言うＣＰＵがK6-2+と同じような感じで出回っています。

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