本ユニットでは、コンピュータの頭脳であるプロセッサの種類と性能を学びます。中核の CPU を起点に、複数コアのマルチコアプロセッサ、画像処理特化の GPU、それを汎用計算へ応用する GPGPU、そして処理速度の指標クロック周波数を押さえます。頻度は高くないものの、用語の意味と違いがよく問われます。
プログラムの命令を解釈・実行する、コンピュータの中核となる処理装置。
CPU(中央処理装置)は、メモリから命令を読み込み、解釈し、計算や制御を行うコンピュータの頭脳です。5大機能のうち「演算」と「制御」を担い、すべての処理の中心になります。 汎用的に幅広い処理をこなせるのが特徴で、画像処理に特化した GPU と対比されます。試験では、CPU が命令の解釈・実行を担う中央処理装置であること、処理速度の指標としてクロック周波数が使われることがよく問われます。プロセッサ全般の基準となる最も基本的な用語です。
たとえ会社でいえば、あらゆる業務の指示を出し判断を下す「総合的な事務処理ができる中心社員」のような存在。何でもこなせる万能型の働き手です。
記憶フックCPUといえば命令を解釈・実行する中央処理装置
1つのCPU内に演算の中核(コア)を複数搭載したプロセッサ。
マルチコアプロセッサは、CPU の中に処理を行う「コア」を2つ以上載せたものです。複数のコアが同時並行で処理を分担できるため、全体の処理能力を高められます。コアが2つならデュアルコア、4つならクアッドコアと呼びます。 クロック周波数を上げ続けると発熱や消費電力が増えて限界があるため、コアを増やすことで性能を伸ばす方式が主流になりました。試験では、コアを複数持つことで並列処理ができ性能が向上する、という点が問われます。コアの数が多いほど同時に処理できる作業が増える点を押さえましょう。
たとえ1人で順番に仕事をこなす窓口を、複数の窓口に増やして客を同時にさばくようなもの。担当者(コア)を増やして全体の処理を速くします。
記憶フックマルチコアプロセッサといえば複数コアで並列処理
画像処理・描画を高速に行うことに特化した処理装置。
GPU(画像処理装置)は、画面に映す映像や3D グラフィックスの計算を専門に行うプロセッサです。同じような計算を大量に同時並行で処理するのが得意で、ゲームや動画、画像の描画で力を発揮します。 何でもこなす汎用の CPU に対し、GPU は単純な計算を膨大な数のコアで一斉にこなす用途特化型である点が対比のポイントです。試験では、GPU が画像処理に特化したプロセッサであること、CPU との役割の違いが問われます。
たとえ同じ作業(塗り絵)を大人数で一斉に分担して一気に仕上げる集団のようなもの。1つ1つは単純でも、数の力で大量の描画を高速にこなします。
記憶フックGPUといえば画像処理に特化した処理装置
画像処理用のGPUを画像以外の汎用計算にも応用する技術。
GPGPU は、もともと画像処理用の GPU が持つ「大量の計算を同時並行でこなす能力」を、画像以外の一般的な計算にも使う技術です。GPU を汎用計算(General-Purpose computing)に活用することからこう呼ばれます。 AI(機械学習)の学習や科学技術計算、暗号資産の計算など、膨大で並列化しやすい処理を高速化するのに使われます。試験では、GPGPU が GPU を画像処理以外の汎用計算に応用する技術である、という意味を押さえておけば十分です。GPU の理解が前提になります。
たとえもともと印刷用に用意した高速大量コピー機を、印刷以外の大量処理にも転用するようなもの。専用機の処理力を別の用途へ広げて活かします。
記憶フックGPGPUといえばGPUを汎用計算に応用
プロセッサが処理の歩調を合わせる信号の1秒あたりの回数。
クロック周波数は、プロセッサ内部で動作の歩調を合わせる「クロック信号」が1秒間に何回刻むかを表す値で、単位は Hz(ヘルツ)です。現在の CPU では GHz(ギガヘルツ、10億回/秒)が使われます。 一般に、同じ種類のプロセッサなら周波数が高いほど1秒あたりに処理できる量が多く、処理が速くなります。試験では、クロック周波数がプロセッサの処理速度を示す指標であること、単位が Hz・GHz であることが問われます。ただしコア数など他の要素もあるため、周波数だけで性能が決まるわけではない点にも注意します。
たとえメトロノームのテンポのようなもの。1秒に刻む回数が多いほど作業の合図が速くなり、その分だけ仕事の進みも速くなります。
記憶フッククロック周波数といえば処理速度を示す指標(Hz)
関連の過去問演習は今後のアップデートで追加予定です。