シングルコアとマルチコアの違いは何ですか?
シングルコアとマルチコアの違いは何でしょうか?
シングルコアとマルチコアの違いは、コアの数です。コアとは、プロセッサの中にある、実際の処理を担う機能(実際に処理を行う部分)です。このコアの数によって、シングルコアであるかマルチコアであるかが決まります。コアの数が単一のものがシングルコア、複数のものがマルチコアになります。

基本的には、コアの数が多いほど並列に処理できる作業が増えるため、処理能力も高まります。

シングルコアとマルチコアの違い・比較一覧表

シングルコア マルチコア 備考
コアの数 1つ 複数
発熱・消費電力量 ただし同じ条件の場合
処理性能
コスト

シングルコア、マルチコアについては下記の記事をご覧ください。

組み込みにおけるシングルコア、シングルコアプロセッサとは?意味・定義・特徴をわかりやすく解説

組み込みにおけるマルチコア、マルチコアプロセッサとは?種類・定義・特徴をわかりやすく解説

シングルコアとマルチコアのコアの数の違い

シングルコアはコアが1つ、マルチコアはコアが複数内蔵されたCPUです。

従来のプロセッサはコアが1つしかありませんでした。つまり、初期のプロセッサは、すべてシングルコアだったのです。

シングルコアだった時代は、クロック周波数を上げてクロック単位時間あたりの計算量(CPI:クロックパーインストラクション)を増やし、高性能化を実現してきました。

しかし、クロック周波数を上げていくと、発熱量および消費電力も上がり、安定した動作に限界がみえてきました。

これを解消するため、クロック数をあげるのではなく、コアを増やすことによる高性能化の方法が開発されました。その結果、コアが複数内蔵されたマルチコアのプロセッサが実用化されました。

ポイント
  • シングルコア:コアが1つ内蔵されたCPU
  • マルチコア:コアが複数内蔵されたCPU
  • コアの増加に伴う発熱量および消費電力の増加を解消するため、コアの増設によって高性能化が果たされた

シングルコアとマルチコアの発熱量・消費電力量の違い

理想的にマルチコアを活用した場合、同じ処理を同じ時間で処理すると1つのコアの発熱量や消費電力量は、シングルコアのほうがクロック周波数をあげる必要があるため高くなり、マルチコアのほうは低くなります。

上記の通り、クロック周波数をあげると発熱・消費電力を伴い、安定した動作に限界がみえてきました。

ハードウェアやソフトウェア構成が同じ条件で、マルチコアとシングルコアで同じ処理をした場合、マルチコアの処理をコアごとに均等に分けられるならば、マルチコアのほうが処理は半分で終わり、性能が向上します。また、クロックをあげてシングルコアで同じ時間で処理するよりも発熱量や消費電力量が抑えられます。

つまり、マルチコアには、発熱量や消費電力がシングルコアに比べて低い、というメリットがあります。

ポイント
  • マルチコアは、発熱量や消費電力がシングルコアに比べて低い(ただし理想的に活用した場合)

シングルコアとマルチコアの処理性能の違い

プロセッサのコアの処理性能は、シングルコアのほうが低く、マルチコアのほうが高くなります。

コアとは、プロセッサの部品であり、実際に処理を行う部分です。人間に例えると頭脳のようなものです。コアが増えるほど頭脳が増えるため、複数の処理を並列してできるようになり、単位時間あたりの処理性能が上がります。

ただし、コア数を2倍にしても、単純に処理性能が2倍になるわけではありません。実際には、オーバーヘッド(付加的な処理)が発生するため、2倍を下回ります。どの程度下回るかは、ハードウェアやソフトウェアの設計によって異なります。

ポイント
  • 処理性能は、シングルコアのほうが低く、マルチコアのほうが高い
  • マルチコアとシングルコアの処理性能の差は、ハードウェアやソフトウェアの設計によって異なる

シングルコアとマルチコアのコストの違い

プロセッサのコアのコストは、シングルコアのほうが低く、マルチコアのほうが高くなります。

マルチコアのメリットは、シングルコアに比べて処理性能が高いことです。他方、マルチコアのデメリットは、コストが高いことです。

マルチコアのほうがコストが高くなる理由は、プロセッサのダイサイズが大きいからです。

ダイサイズとは

ダイサイズとは、一つのICチップの面積のこと。ダイサイズの「ダイ」とは、シリコンダイのことで、一枚一枚のチップを指す。

マルチコアは、コアが増える分、シングルコアに比べて、プロセッサのサイズが大きくなります。このため、コストもマルチコアの方が高くなってしまいます。

ポイント
  • コストは、シングルコアのほうが低く、マルチコアのほうが高い
  • マルチコアは、シングルコアに比べプロセッサのダイサイズが大きくなるため、コストも高くなる

プロセッサの選択は全体のバランスで決める

すでに触れたとおり、マルチコアはシングルコアよりも処理性能が高いというメリットがある一方で、コストが高いというデメリットがあります。

しかし、単純にマルチコア化すれば処理能力があがるというものでもありません。というのも、アプリケーションやソフトウェアのほうもマルチコアに対応していないと、その力を生かすことができないからです。

このため、プロセッサの選択はハードウェアだけでなくソフトウェアの開発まで含めて全体のバランスで決める必要があります。

ポイント
  • 単純にマルチコア化すれば処理能力があがるわけではない
  • プロセッサの選択はハードウェアだけでなくソフトウェアの開発まで含めて全体のバランスで決める