CPUの仕組み：プロセッサの外部設計を詳しく見る

プロセッサはコンピューターの心臓部です。Netflixを視聴したり、Fallout 4をプレイしたりできるように、毎秒何百万もの命令をこなしています。消費電力を抑えるためにクロック速度を調整したり、Chromeで新しいタブを開いたりできるようにクロック速度を上げたりもします。しかし、あなたはプロセッサを本当にじっくりと見たことがありますか？本当にじっくりと。

先日のSkylake CPUクラッシュ騒動が証明したように、チップの物理的特性は想像以上に重要です。IntelのCore i7-4790KとAMDのFX-8370を詳しく見ていきましょう。

（プロセッサの実際のインストール方法については、この CPU インストール ガイドをご覧ください。また、Wikipedia にあるチップ設計（ロジック ユニット、命令サイクルなど）の詳細な説明もおすすめです。）

画像提供：トーマス・ライアン

PCを組み立てたことがある人なら誰でも、CPUをソケットに固定するのは大変な作業だと知っているでしょう。特に初めての場合はなおさらです。Intel（およびAMD）CPUの場合のコツは、チップの角にある金色の三角形を、ソケットの端にある対応する三角形に合わせることです。

三角形のガイドがあっても、プロセッサを固定するときにレバーを強く押しすぎているように感じるかもしれません。しかし、そうではありません。

最新のIntel CPUの底面には、数百もの小さな電気接点が点在しています。それぞれの接点は、ソケット内のランド・グリッド・アレイを構成する小さなピンに押し付けられており、CPUはマザーボードから電力を供給され、システムの他の部分と通信することができます。

金属製のヒートスプレッダーと小型のPCBが、Intel CPUの外観を構成しています。CPU上に2つの独立した載置エリアを作るため、わずかに段差が設けられています。CPUをソケットに固定するロードプレートは中間層に配置され、ヒートシンクはCPUのヒートスプレッダーである最上層に配置されています。そのため、2つのヒートスプレッダーは接触しません。

ここにある小さな切り欠き、反対側にある対称的な切り欠き、そして前述の三角形はすべて、CPU をソケットに配置するのに役立ちます。

画像提供：トーマス・ライアン

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AMDのCPUでは、裏面にコンタクトパッドや電源供給回路がないことに注意してください。IntelのLGA設計ではピンがマザーボードのソケット内に配置されますが、AMDのピングリッドアレイ設計では、CPUとマザーボードを電気的に接続するピンが高密度にグリッド化されています。

この特定のチップ、AMD FX-8370 は、AMD のソケット AM3+ を使用し、下側に 900 を超えるピンを備えています。

AMD CPUのピンはチップの裏側に露出しているため、ちょっとした不注意でピンが1本か2本曲がってしまう可能性があります。（一方、Intel CPUはどこにでも安心して設置できます。）幸いなことに、曲がったピンはクレジットカードを使って元の位置に戻すことで直せる場合が多いです。

AMDのCPUをマザーボードに固定するためのロードプレートがないため、Intelチップに見られる段状の段差がありません。代わりに、AMDマザーボードソケットの端にある小さなレバーがCPU底面のピンに張力をかけ、CPUを固定します。

ヒートシンクのベースは、CPU のシリコン ダイを覆う大きく平らなヒート スプレッダーの上に配置されています。

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IntelとAMDのCPUに共通するもう1つの点は、プロセッサ内部、先ほど見たCPUパッケージの中央に位置するシリコンダイです。（写真：多数のIntel Haswellチップダイが積層されたウェハ）

これらの小さな集積回路はピンと同じくらいの長さで、ゲーム中の敵プレイヤーの経路探索を計算したり、友人がサンドイッチを作っているTwitchの配信を表示したりすることができます。PCの用途が何であれ、その背後にあるテクノロジーは魔法の域に達しています。