メモリとCPUの関係性について

質問

処理速度なんですが、
CUP、メモリ、各自の性能と比例すると思うのですが、
CUPの性能がメモリ自体の性能を上げるということはあるのでしょうか。
ご存知の方がいたらご教授下さい、宜しくお願いします。

回答No.5

parts

ＣＵＰ（カップ）になっていますが・・・ＣＵＰのメモリだと計量カップになってしますよ。というのは、冗談で、本題です。

Ｑ／CPUの性能がメモリ自体の性能を上げるということはあるのでしょうか。

Ａ／どういう意図で質問されているのかが不明です。

たとえば、オーバークロック（定格の動作周波数を超えて稼働させること）するのであれば、ＣＰＵのベースクロックが上がり、さらにメモリコントローラーもそれに従ってベースクロックが変化する場合、メモリの転送性能が向上することはあります。ただし、それは自作ＰＣの一部で行われることであり、一般的なユーザーがほいほいとやって、極端に性能を引き上げるといったことはできません。

強いていえば、数パーセントも引き上げることがあれば、万々歳です。もちろん、そのマージンに対応したメモリが必要であり、オーバークロック耐性に強いメモリを購入する必要があります。また、ＣＰＵもオーバークロックに対応した、ベースクロックをアンロック（定格の動作周波数を変更できる製品、Intelなら4770KなどKが後ろにつく型番が該当）化した製品が必要です。

まあ、ほかにもCPUがというよりは、CPUがサポートするメモリの種類（メモリコントローラーのサポートメモリ）との関係がありますので、性能を上げると判断するかどうかは別として、あがったように仕様（記載上の性能）上では見えることがあります。ただし、普通はないことですが、たとえばDDR2-800がDDR3-1333になったからといって、実際に動作している状況でその差を感じるほど性能が上がったと実感できることは絶対にありません。

まあ、よほど長時間の処理を行う場合は、1時間で1分（1/60の短縮）といった短縮はできるかもしれませんが・・・。

Ｑ／メモリとCPUの関係性とは何ですか？

Ａ／ＣＰＵはCentral Processing Unit（セントラルプロセッシングユニット）の略で、中央演算処理装置です。簡単に言えば、大きな計算機です。計算できる桁数（64bitプロセッサなら1844京6744兆・・・ほどの数値が扱えます。電卓は優れた製品でもせいぜい12桁ぐらいですから、すごい値です）が多く、しかも使える命令の数が複雑で多くあります。それをCPUといいます。

では、メモリとは何か・・・正式には主記憶装置（Main MemoryまたはPhysical Memory）と呼ばれます。
これは、きっと多くの人が知らない言葉です。主記憶装置と呼ばれるものにたいして、コンピュータでは、補助記憶装置と呼ばれる物があります。それは、ハードディスクドライブ（内蔵固定ディスクドライブ）や、フラッシュドライブ（SSD/Solid State Disk)、CDやDVD、BDなどありとあらゆる記憶媒体で、長期保存ができるものを補助記憶装置といいます。

多くの人は、主記憶というとメモリーよりハードディスクやSSDに対してそうだと実感するかもしれませんが、本来主記憶は、CPUと直接的にデータがやりとりできる唯一の記録デバイスとなります。
ただし、主記憶メモリはある欠点があり、絶対に補助記憶装置の代替ができません。それが、補助記憶と主記憶がある理由なのです。

何かご存じですか？

それは、メモリの名称を知るとわかるのです。一般に主記憶に使われるメモリは、DRAM（ディーラム）と呼ばれます。Dynamic Random Access Memoryの略で、随時書換動作の必要なメモリという意味があります。どういう意味かわかりますか？このメモリは、電気が流れている一定の時間のみデータを電気信号として保持する特徴があり、電気の流れが止まるとデータが電気の流れとともに逃げていくのです。まあ、これは、電池に対してコンデンサ（抵抗装置）などの特性に似ています。
電池は溜める役割を持ちますが、抵抗装置はただの回路に比べて長く電気をとどめる傾向があります。しかし、一定の時間がたつと、電気が逃げていきます。

その一定の時間でデータが消えるのがDRAMです。だから、DRAMではデータが消える一定の時間になる前に、データの保存されているセルやバンク（データを保存する最小の箱）に対して、リフレッシュと呼ばれる作業を行いデータを保持するのです。だから、通電状態以外ではデータの保存ができないのです。

しかし、このDRAMはとても製造が楽で、しかも速度が補助記憶装置に比べて数十倍も速いとよい点があるのです。そのため、補助記憶でデータをやりとりするより、主記憶でデータをやりとりする方が、効率的で安定した動作ができるため、主記憶にDRAMが使われます。

そして、補助記憶に大事なデータは書き出す仕組みが生まれました。

ちなみに、L1（Level Oneの略、一次のこと、FirstやFastと呼ばれることもある）、L2（Level Twoの略）、L3（Level Threeの略、Intel Core iではLast Levelと呼ばれる、ちなみにCPUによってL4も存在する、数字が小さいほどALUやFPUに近い場所にあり動作命令発行時間が短い）といったキャッシュはまた別物です。

これは、Intel 486DX（SX含む）世代から搭載されたSRAM（Static Random Access Memory)と呼ばれるメモリです。少量のデータを記録するだけでも、大量の半導体面積を使うという欠点があり、DRAMの代用として使われることはありませんが、読み出しや書き込みの指示を出してから、実際にその作業が行われる間の時間が、メモリの中では群を抜いて速いため、主にCPU内蔵の緩衝装置（バッファ）として使われています。

この上でメモリとCPUの関係をいえば、CPUは実際に命令を実行する実行装置です。
メモリは、補助記憶から必要な命令を集め、CPUに送るための作業台やダムのような役割をしています。どういうことかというと、CPUの中は、最新のものなら毎秒で2層のブルーレイディスク（50GB）1枚分のデータ（厳密にはそれ以上の製品も多い）を一度に扱える車線（道路でいえばですが、PCでは帯域という）と速度があります。

しかし、ハードディスクやSSDは前者なら、最高速でもきれいに整列したデータを読み取ったとしても、0.2GB～0.3GBもいけばすごい早さというぐらい。SSDでは、0.4～0.8GBぐらいが限界でしょう。SSDの速度は、CD1枚を1秒で読み取れるかちょっと余るかという速度です。

この速度で補助記憶からCPUに直接データを送ったら、CPUがいくら高速でも、その処理の恩恵はほとんど受けられなくなります。なぜなら、データが届くまで待つ時間が長くなるからです。さらに、機器毎に速度が違い、アクセスの仕方も違うため、それが演算の仇となります。

そこで生まれたというのは、事実とは異なりますが、そういう問題を埋めたのが、メモリという緩衝装置（バッファ）です。これが、主記憶装置と呼ばれる理由でもありますが、共通にデータのやりとりができ、速度はCPUの3割～5割ほどと比較的高速であるため、CPUの待ち時間を抑えることができるのです。（L1やL2などのキャッシュは、CPUの内部速度と一緒になるとともに演算装置であるALUやFPUに直結またはすぐ近くにあるため、より高速ですが容量が少なくなります。そのため、キャッシュメモリは繰り返し同じ処理をする場合に効果的に機能します。尚L1はたいていレジスタ前にあるTBLなどの直前、L2やL3は外部へつながるメモリコントローラまたはFSBのそばにあります。）

これは、A2サイズの机でA3の資料を広げる場合と、A1サイズの資料を広げる場合に似ています。
資料より小さな机なら、その都度みたい部分だけを広げる必要があり、不便です。作業効率も落ちます。しかし、資料の方が机より大きければ、全体を一望して確認でき効率が上がります。
それが、メモリとCPUの関係です。

基本的にCPUがメモリ（コントローラー）に指示を出すため、CPUの性能が物理的に向上すれば、メモリの速度も上がる場合があります。ただし、全く性能が変わらないCPUがメモリの性能を勝手に高めることはありません。また、CPUで使えるメモリの性能がが１～５の範囲で、1のメモリを使った場合、1のメモリを２や３として使えるわけではありません。

あくまで、５の性能を発揮するのは５に対応したメモリが必要となります。

回答No.4

Kiritsugu_Emiya

CPUは処理を行う演算装置、脳みそやね。メモリはフリーズさせない為の肺活量と言ってもいい。分野が全く異なるので、互助関係は無い。

回答No.3

nekonynan

一般のコンピュターのメモリーは２種類あります

　CPUに内蔵されているメモリー（キャシューメモリー）
　　インテル系のCPUには、L1、L2、L3のキャシュメモリーがあります。これは、CPUと同じ速度で動きます。但し値段は高いです。

　したがって、CPUのキャシュメモリーはCPUの性能（CPUクロック）と比例します。

　次に、CPUと専用バスでつながっているメモリーです　PC-1333とかPC-1600とか呼ばれる規格のメモリーです。

　このメモリーが転送速度がCPUの処理より大幅に遅いのが特徴です。その代わり値段は安いく容量がでかく成ります。

　動画などのエンコードでは、膨大なメモリーへの転送（読み書き）が発生します。CPUがなんぼ性能があっても、メモリへの転送が間に合わなく成りCPU処理に待ったが掛ります。

　この待ちの制御をしているのが、マザーボードのCPUであるチップセットです。メモリなどが効率よく転送するかは、このチップセットの性能にかかってきます。

　またマザーボードによっては、ダブルチャンネル（２倍の速度でメモリー転送できる）、トリプルチャンネル（３倍）などあります、

　したがって、CPU、メモリー性能　マザーボードの性能、チップセットの性能が絡んで来ます。、

回答No.2

SPROCKETER

ＣＰＵ性能がメモリー性能を引き上げる事はありませんが、ＣＰＵに内蔵されているキャッシュメモリーの容量が大きいと、メモリーが多少遅くても、キャッシュ効果で演算性能が上がります。

　これは同じ演算命令を繰り返すとわかりますが、キャッシュに保存したデータを読み出す為に、メモリーからの読み出し速度よりも数倍速くなるので、演算速度が向上するわけです。

　ただし、演算性能以外はメモリー速度に大きく依存します。その為、メモリーが遅いとデータ転送速度が遅くなり、処理性能に影響します。

　古いソフトを最新型のパソコンで動かすと、驚異的な速度で動くのは、ソフトが使用するメモリー容量がキャッシュ容量よりも少ない為に、ほとんど全てのメモリーがキャッシュ効果で高速化するのが原因です。

　キャッシュ容量が（３ＭＢ～１６ＭＢ）あれば、キャッシュ容量よりもサイズが小さなソフトは最高速で動くと判断しても良いでしょう。逆に大量のメモリーを消費するソフトではキャッシュ効果はあまり影響しません。

お礼

ご回答ありがとうございます。
CPUのキャッシュ効果でメモリの負荷を下げ、全体の処理速度が上がるということはありそうですね。
ただ、これもキャッシュ容量と消費するメモリ量とによって、効果が無い場合もあるということで、一概には言えないのですね。
とても参考になりました、ありがとうございます。

回答No.1

aokii

CUPの性能がメモリ自体の性能を上げるということはありません。
ただし、CUPの性能によりメモリの性能を１００％までは引き出せないということはあります。

お礼

なるほど、少なからず関係性はあるということですね。
ご回答ありがとうございます、感謝致します。