コアとプロセッサー

コンピュータのことを何も知らない人にとって、プロセッサとコアの違いは不可解な話題かもしれません。プロセッサーやCPUは、コンピュータシステムの頭脳のようなものです。算術演算、論理演算、制御演算など、すべての中核機能を担っています。従来のプロセッサー（Pentiumプロセッサーなど）が内部に1つのコアしか持たないのに対し、最近のプロセッサーはマルチコアプロセッサーとなっている。マルチコアプロセッサーは、プロセッサーパッケージ内に複数のコアを持ち、コアはプロセッサーの最も基本的な演算単位である。1つのコアは一度に1つのプログラム命令しか実行できないが（ハイパースレッディングが可能な場合はそれ以上）、複数のコアで構成されるプロセッサでは、コアの数に応じて複数の命令を同時に実行することが可能である。

プロセッサは何ですか？

プロセッサは、中央処理装置（CPU）とも呼ばれ、プログラム命令の実行を担うコンピュータ・システムの最も重要な部分である。これらの命令には、算術演算、論理演算、制御演算、入出力演算が含まれます。従来、プロセッサは、すべての演算・論理処理を担うALU（Arithmetic and Logic Unit）と呼ばれる部品と、すべての制御処理を担うCU（Control Unit）と呼ばれる部品で構成されていた。さらに、値を格納するためのレジスタを備えています。従来、プロセッサは一度に1つの命令しか実行できない。コアが1つしかないプロセッサをシングルコアプロセッサと呼びます。Pentiumシリーズは、シングルコア・プロセッサの一例です。

そして、プロセッサがコアと呼ばれる複数のプロセッサを持つ、マルチコアプロセッサを紹介する。つまり、デュアルコアプロセッサはプロセッサに2つのコアを、クアッドコアプロセッサは4つのコアを搭載しているわけです。つまり、マルチコアプロセッサとは、その中にコアと呼ばれるプロセッサを複数個搭載したパッケージのようなものなのです。このマルチコアプロセッサーは、コアの数に応じて複数の命令を同時に実行できる。 また、プロセッサーにはコアのほかに、外部と接続するためのインターフェイスが搭載されている。また、マルチコアプロセッサには、すべてのコアを外部に接続するためのインターフェイスがあります。さらに、全コア共通のL3キャッシュと呼ばれる最終レベルのキャッシュを搭載している。また、プロセッサにはメモリコントローラや入出力コントローラを搭載することができますが、アーキテクチャによっては、プロセッサ外部のチップセットに配置されることもあります。また、プロセッサの中には、GPU（Graphics Processing Unit）を内蔵しているものもあり、GPUも性能の低い小さなコアで構成されています。

核心は何ですか？

コアは、プロセッサの基本的な演算部品です。複数のコアが集まってプロセッサを構成しています。コアはいくつかの基本的な部分から構成されています。算術ロジックユニットは、すべての算術演算と論理演算を行う役割を担っています。コントロールユニットは、すべての制御操作を担当します。レジスタバンクは、値を一時的に保存します。ハイパースレッディング」と呼ばれる機能を持たないコアの場合、一度に実行できるプログラム命令は1つだけである。しかし、最近のカーネルにはハイパースレッディングという技術があり、コアは冗長な機能ユニットを持ち、複数の命令を並列に実行することができるようになった。レベル1とレベル2のキャッシュが中に入っています。l1が一番近く、一番速いのですが、一番小さいです。L2キャッシュはレベル1キャッシュの後にあり、やや大きいが、レベル1キャッシュより遅い。これらのキャッシュは、コンピュータのランダムアクセスメモリ（RAM）にデータを格納するために使用される高速メモリで、より高速で効率的なアクセスを提供します。

プロセッサーとコアの違い

-コアは、プロセッサの最も基本的な演算単位です。プロセッサーは1つ以上のコアで構成されています。従来のプロセッサーはコアが1つしかないのに対し、最近のプロセッサーは複数のコアを搭載しています。

-コアは、ALU、CU、レジスタ群から構成されています。

-各コアには、L1およびL2と呼ばれる2つのレベルのキャッシュが含まれています。

-プロセッサは、L3キャッシュと呼ばれる全コア共通のキャッシュで構成されています。

-アーキテクチャによっては、プロセッサはメモリ・コントローラと入出力コントローラで構成されることがあります。

-一部のプロセッサー・パッケージには、GPU（Graphics Processing Unit）も含まれています。

-ハイパースレッディング機能を持たないコアは、一度に1つの命令しか実行できませんが、複数のコアで構成されるマルチコアプロセッサは、複数の命令を並行して実行することができます。ハイパースレッディングに対応していない4つのコアで構成されているプロセッサの場合、4つの命令を同時に実行することができます。

-ハイパースレッディング技術を搭載したコアは、冗長な機能ユニットを持つため、一度に複数の命令を実行することができます。例えば、2スレッドを持つコアは同時に2つの命令を実行できるので、このようなコアを4つ持つプロセッサは、2×4の命令を並列に実行することができる。これらのスレッドはしばしば論理コアと呼ばれ、Windowsのタスクマネージャでは通常、物理コアの数ではなく論理コアの数が表示される。

概要

プロセッサーとコア

プロセッサーは、コンピューティングの最も基本的な単位である。最近のマルチコアプロセッサは複数のコアで構成されているが、初期のプロセッサは1つのコアしかなかった。コアは、独自のALU、CU、レジスタのセットで構成されています。プロセッサは、このコアを1つ以上搭載して構成されています。また、プロセッサーのパッケージには、コアと外部をつなぐインターコネクトが搭載されています。アーキテクチャによっては、プロセッサにGPU、IOコントローラ、メモリコントローラが統合されている場合もあります。デュアルコア・プロセッサーはその名の通り2つのコアを持ち、クアッドコア・プロセッサーは4つのコアを持つ。1つのコアは一度に1つの命令しか実行できないが（ハイパースレッディングが利用できる場合はほとんど実行できない）、マルチコアプロセッサは各コアが独立したCPUとして機能するため、命令を並列に実行することができる。

1. ブルドーザー・モジュールのブロック図（Shigeru23の2つの整数型クラスタを示す） (CC by 3.0)