パソコンの重要なパーツ、CPUとGPU

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パソコンにはいくつかの鍵となるパーツがありますが、その中でも特に重要なパーツがCPUとGPUです。

CPUはパソコンでWindowsなどのOSも含めた全てのプログラムを動かしている部品です。また、GPUは画面描画のほとんど全てをまかなうための部品です。

今回はこの二つのパーツについて説明します。

・CPUとは

CPUはCentral Processing Unitの頭文字を取ったものです。日本語だと中央演算処理装置、あたりの訳がつきますが、現在はCPUと略語で呼ぶ方がはるかに通りが良いです。

パソコンの中でのCPUの役目は一言で書くと、プログラムを実行することです。WindowsやMacOSなどのOS自体、アプリケーションソフトウェアなど、パソコンで動くものは全てプログラムとして作られています。

プログラムは、CPUがどう動けばいいかを一つ一つCPUが理解できる形式で書き連ねた膨大な命令書、と言うことも出来ます。CPU自体の一つ一つの動作はかなり単純なことしかできませんので、人間がわかりやすい形からCPUが理解できる形にまで、懇切丁寧に書き下ろしてやる必要があるのです。

コンピュータが生まれたときには、CPUは膨大な真空管などを組み合わせて作られていました。これがトランジスタに置き換わり、トランジスタを小さくしてたくさんまとめたICが作られるようになり、さらにまとめられるトランジスタの数が増えていくのに合わせて、CPUも1つのICチップにまとまるようになりました。

今のパソコンの心臓部のCPUの1チップには、トランジスタ数にすると数十億以上が集積されています。瞬間的な性能では、一昔前のスーパーコンピュータに肩を並べられるほどの性能があります。

・GPUとは

GPUは、Graphics Processing Unitの頭文字を取ったもので、パソコンなどで表示する画像の処理を行うために作られたパーツです。

画像の処理のためには、CPUが得意とする計算とはちょっと違う形の処理能力が必要になるため、Windowsのような画面を重視したOSとの兼ね合いで、CPUの発展以上のスピードで急速に性能が向上してきた歴史があります。

最近では単純な2次元の画像の表示だけではなく、ゲームなどでも使われる3次元の画像を計算して画面上に作り上げるための処理も、GPU側が受け持つようになっています。

GPUが行う計算は、比較的単純な計算をたくさん平行して行うケースが非常に多いため、単純な計算を行える演算器を大量に持つ構造になっています。

最新のハイエンドのGPUでは、単純な四則演算を行える演算器を4000以上も持つチップが作られています。

このためシンプルな計算のみの能力であれば、GPUはCPUよりもずっと高性能で、まさにスーパーコンピュータ並の性能を叩き出します。その代わりいろいろな条件を判断しながらの複雑な処理は苦手にしています。

ただ、演算能力は本当の膨大なものがありますので、最近ではCPUの性能の伸びが頭打ちになってきたこともあり、一般的な処理の中でもGPUの能力を活かそうとする動きが出始めています。