「マルチコア」時代に突入した次世代ゲームパソコンの進化

国内外を問わず家庭用ゲーム機の普及には目覚ましいものがある。しかし、3次元の仮想世界を舞台としたインタラクティブなオンラインゲームを楽しむとなると、家庭用ゲーム機はまだパソコン環境には及ばない。

そんなオンラインゲームを快適に遊べるパソコンは「ゲームパソコン」と呼ばれるが、最近になってマルチコアを内蔵するマシンが増えてきている。

そこで今回は、ゲームパソコンで真価を発揮している「マルチコア」の魅力に迫ってみよう。

「ゲームパソコン」として販売されるデスクトップパソコン

■CPU の性能とマルチコア化への道
最新のパソコンゲームは、高いリアリティと臨場感を表現するために高精細なグラフィックスを3次元で高速に表示することが要求されている。ゲームを十分に楽しみたいのであれば、おのずと処理能力が高い CPU と GPU※を搭載したゲームパソコンが必要となる。
※Graphics Processing Unit の略。CPU に代わって画像を処理するユニットの総称

まずは、CPU の性能がどこで決まるのか？ CPU がシングルコアからマルチコアに移行していった理由をひもといてみよう。

●どこでわかる？CPU の性能
CPU は Central Processing Unit（中央演算処理装置）の略称で、プログラムにより計算を行う装置だ。CPU の内部は計算を処理するCPU コア、一時的にデーターを保存する2次キャッシュメモリー、外部とのやり取りを行う制御装置などの各部から構成される。

CPU の処理能力は、CPU コアの数と動作クロック周波数、そして2キャッシュメモリーの3点に依存する。CPU コアについてはあとで詳しく解説するので、残りの2点について最初に説明しておこう。

動作クロック周波数は処理速度そのものだ。周波数の数値が高ければ高いほど、CPU は高速にタスクを処理できる。一方2次キャッシュメモリーは CPU コアで処理する（または処理した）データーを一時的に保存しておく機能を持っている。同じ動作クロック周波数を持つ CPU であれば、キャッシュサイズが大きい CPU のほうが少ないものに比べて、高速にタスクを処理できる訳だ。

普通に考えれば、動作クロック周波数が高く、キャッシュサイズが大きい CPU があれば高速に処理できる訳だが、思わぬ落とし穴があった。

●シングルコアからマルチコアへ
前述のように CPU は、動作クロック周波数が高いほど、高速な処理が可能だ。ところが同じ構造の CPU で動作クロック周波数を高くすると処理能力は向上するが、発熱が増して安定動作が難しくなるうえに消費電力が増える。CPUを人間に例えるなら、100mを全力で疾走すれば体は熱くなるし、カロリーも消費するのとよく似ている。

さらに、CPU の動作クロック周波数は技術的な問題から上限が存在し、新しい技術を確立しない限り上限を超えることはできない。キャッシュサイズについても同じことが当てはまる。CPU パッケージに収められる上限が決まってているのだ。さらに限られた CPU パッケージに大容量のキャッシュを搭載すると、CPU 自体のコストがかさむことになる。

これらの課題を克服するために生み出されたのだが、新発想のマルチコアだ。

■マルチコアの魅力と課題
マルチコアのCPUは、シングルコアに比べて、どこが優れているのか？ 課題はないのか？ 具体的な例を挙げながらわかりやすく説明してみよう。

●マルチコアってなに？
マルチコアとは、ひとつの CPU パッケージに複数の CPU コアを内蔵する技術だ。スーパーコンピューターや大型コンピューターの世界では、マルチコアのアイデア自体は早くから使用されていた。1990年代には、マザーボード上に複数の CPU を搭載し、並列処理を実行できるシステムが組まれている。

現在、ゲームパソコンに代表される一般向けのパソコンに搭載するマルチコアの CPU には、2つの CPU コアを持つディアルコア、3つの CPU コアを持つトリプルコア、4つの CPU コアを持つクアッドコアの3種類がある。CPU コアの数が多いほど、潜在的な処理能力は高い。

●マルチコア CPU の凄い能力
一般向けのマルチコア CPU の中で、もっとも高性能なクアッドコアを例に、マルチコア CPU が持つ魅力について解説しよう。

クアッドコア CPU は、見掛けはひとつの CPU だが、演算処理においては4つの CPU とほぼ同等の能力を備えている。すなわち、タスクの並列処理においては、シングルコアのパソコン4台分に相当する。

パソコンのハードウェアについては、よく知らない人もいるかもしれないので、身近な例でもう少しわかりやすく説明しよう。前回の「一家に1台のスパコンを実現した PS3の CPU パワーの秘密」で説明したように、仕事（プロジェクト）をタスク、会社を CPU、人間を CPU コアと考える。

シングルコアの CPU では、あるひとつの会社が仕事を1人でこなしている。いくら優秀な人でも、仕事の量が多ければ、それなりの時間がかかってしまう。

一方、クアッドコアの CPU は、会社がひとつであることは同じだが、仕事を4人で分担して処理する。前述するシングルコアに所属する社員に比べて処理能力が多少遅くても、仕事の量が多ければ、クアッドコアの CPU のほうがシングルコアよりも速く仕事を処理できる。

とくに RAW データーの現像やフルハイビジョン映像の処理では、CPU コアの数が処理速度に大きく依存する。よって、グラフィックスの処理能力を重視するハイエンドなゲームパソコンでは、高機能なビデオカードとともに、高性能な CPU が要求される。ゲームパソコンがマルチコアを採用している点も、そこに理由がある。

■マルチコアが抱える課題と今後
もっとも大きな課題は、マルチコアに未対応のゲームがある点だ。未対応ゲームでは、処理能力は動作クロック周波数に大きく依存するため、動作クロック周波数が高いシングルコアの CPU のほうが快適にゲームを楽しめる。ただし、最近ではゲームメーカー側もマルチコアを意識しはじめ、インテルがゲーム開発者向けにツールを配布するなどマルチコア未対応のゲームは徐々に減りつつある。

マルチコアの CPU には若干の課題が残されているが、動作クロック周波数や発熱、消費電力問題など、シングルコアの時代から CPU が抱えているいくつもの問題を解決できるメリットがある。一般には、まだ流通していないが、インテルは「メニーコア」と呼ばれる10個以上の CPU コアを持つ CPU の開発にも成功している。

メニーコアまではいかないものの、高速処理にマルチコアの CPU は欠かせない。今後も高性能なマルチコアを搭載したゲームパソコンは、続々と登場していくであろう。

参考
・マルチコア - ウィキペディア
・CPU - ウィキペディア
・日本AMD - 企業サイト
・インテル - 企業サイト

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