PC を構成するパーツとして CPU を語る際に、切り口としては以下のようなものが考えられます。
（コンシューマ向け）デスクトップ PC 用の CPU の選択肢は、現在では物理的に五つに大別されます。すでに過去のものとなった「Socket7」系列、Intel P6 アーキテクチャ用の「Slot1」系列と「Socket370」系列、そして AMD K7 アーキテクチャ用の「SlotA」系列と「SocketA」系列です。これ以外の CPU については、特殊用途か、あるいはすでに終わっているプロダクトになりますので、本稿では触れません。なお、ノート PC 用の CPU も、話題が拡散してしまうことを避けるために、やはり触れません。
[Socket7]
Socket7 とは、Intel Pentium 90MHz（開発コード P54C）のピン配列互換の総称です。互換 CPU メーカの参入もあって、かつては製品ラインナップは豊富でしたが、さすがに店頭でも扱いが激減して、新品ではごく一部の製品しか見かけなくなりましたが、中古市場にはいまだに流通しているので、情報として掲載しておきます。
Socket7 CPU は、使用する M/B でサポートされている CPU の範囲に気をつけないと、望みの倍率が出せなかったり、規定の電圧が供給できなかったりするので、ご注意ください。
| Intel | MMX Pentium | 166MHz |
| 200MHz | ||
| 233MHz | ||
| AMD | K6-2 | 266MHz |
| 300MHz | ||
| 333MHz | ||
| 350MHz | ||
| 366MHz | ||
| 380MHz | ||
| 400MHz | ||
| 450MHz | ||
| 475MHz | ||
| 500MHz | ||
| 533MHz | ||
| 550MHz | ||
| K6-III | 400MHz | |
| 450MHz | ||
| Cyrix | MII | PR-300MHz |
| PR-333MHz | ||
| PR-366MHz | ||
| PR-400MHz | ||
| PR-433MHz | ||
| IDT | WinChip 2 | 200MHz |
| 225MHz | ||
| 266MHz | ||
| Rise | mP6 | PR-266MHz |
[Slot1]
Slot1 とは、歴代の PC 用 CPU が、四角いチップに数百本のピンが生えた形状をしていたのに対して、まるでファミコンカセットのようにプラスチックパッケージに入って、カードエッジを持つ PentiumII を装着するために新たに登場したもので、現在のところ Intel 製品のみで、互換 CPU は発表すらされていません。製品名（ブランド）としては、PentiumII、PentiumIII、Celeron が存在しますが、Slot1 CPU として供給されている現行製品は PentiumIII のみです。
なお、PentiumIII は、同じ周波数でもベースクロック（FSB）の違い、アーキテクチャの違いで、タイプの異なる CPU が複数流通しています。製品名の後ろに B がつく場合は、FSB（ベースクロック）133MHz のものをあらわし、同様に E がつく場合は、製造プロセス 0.18μで２次キャッシュをコアと同じダイに載せた Coppermine コアをあらわします。
たとえば、PentiumIII 600MHz（無印）は、FSB 100MHz の Katmai コア、PemtiumIII 600BMHz は、FSB 133MHz の Katmai コア、PemtiumIII 600EMHz は、FSB 100MHz の Coppermine コア、PemtiumIII 600EBMHz は、FSB 133MHz の Coppermine コア、といった具合です。ところが、周波数がダブらない製品には、これらの修飾子はつかないので、ラインナップが非常に複雑になっています。
Katmai コアは、0.25μmプロセスルールで、２次キャッシュは 512KB 搭載されていますが、CPU コアとは分離され、コアの半分の速度で動作します。Coppermine コアは、0.18μmプロセスルールで製造され、256KB のフルスピード２次キャッシュを CPU と同じダイに統合したものです。両者は、製造プロセスの違いからくる、コア電圧の違いで見分けられます。前者は 2.0V 前後、後者は 1.7V 前後です。
| Intel | Celeron (SEPP/FSB 66MHz) | 300AMHz |
| 333MHz | ||
| 366MHz | ||
| 400MHz | ||
| 433MHz | ||
| PentiumII | 350MHz | |
| 400MHz | ||
| 450MHz | ||
| PentiumIII (Katmai/FSB 100MHz) | 450MHz | |
| 500MHz | ||
| 550MHz | ||
| 600MHz | ||
| PentiumIII (B) (Katmai/FSB 133MHz) | 533BMHz | |
| 600BMHz | ||
| PentiumIII (E) (Coppermine/FSB 100MHz) | 550EMHz | |
| 600EMHz | ||
| 650MHz | ||
| 700MHz | ||
| 750MHz | ||
| 800MHz | ||
| 850MHz | ||
| PentiumIII (EB) (Coppermine/FSB 133MHz) | 533EBMHz | |
| 600EBMHz | ||
| 667MHz | ||
| 733MHz | ||
| 800EBMHz | ||
| 866EBMHz | ||
| 933MHz | ||
| 1.0BGHz |
[Socket370]
Socket370 は、構造が複雑な Slot1 では低価格化が難しいと判断した Intel が、低価格 PC 用に新たに開発したプラットフォームです。ソケットの外周の大きさは Socket7 と同じですが、ピン数が一列分多く、物理的な互換性はありません。
もともとの Socket370 は、Celeron の PPGA パッケージに対応したものでしたが、0.18μm プロセスルールの新型 PentiumIII（Coppermine）が新たに登場したのに伴い、FC-PGA と呼ばれる、上位互換の Socket370（Flexible PGA 370）が主流になりました。これは、従来の Socket370 とは一部電気仕様が異なっており、古い Socket370 の M/B では、FC-PGA の CPU は使えません。ただし、FC-PGA - PPGA 変換アダプタを用いて、強引に使用することはできるようです。また、FC-PGA に対応した Slot1 - Socket370 変換アダプタを用いて、これらの CPU を Slot1 M/B で使う方法もあります。
現在では、Celeron も Coppermine-128K と呼ばれる新型コアに切り替わり、動作条件は FC-PGA PentiumIII に準じたものになっています。
Cyrix と Centaur（IDT の x86 CPU 部門）を共に買収した VIA が、Celeron 互換 CPU としてリリースしたのが、Cyrix III です。当初の計画では、Cyrix の Joshua コアをベースに製品化が模索されていましたが、最終的に出てきた製品版では、Centaur の Samuel コア（WinChip4）のもので、低価格、低消費電力を特徴としています。
| Intel | Celeron (PPGA) (Mendocino/FSB 66MHz) | 300AMHz |
| 333MHz | ||
| 366MHz | ||
| 400MHz | ||
| 433MHz | ||
| 466MHz | ||
| 500MHz | ||
| 533MHz | ||
| Celeron (FC-PGA) (Coppermine-128K/FSB 66MHz) | 533AMHz | |
| 566MHz | ||
| 600MHz | ||
| 633MHz | ||
| 667MHz | ||
| 700MHz | ||
| PentiumIII (E) (FC-PGA) (Coppermine/FSB 100MHz) | 500EMHz | |
| 550EMHz | ||
| 600EMHz | ||
| 650EMHz | ||
| 700MHz | ||
| 750MHz | ||
| 800MHz | ||
| 850MHz | ||
| PentiumIII (EB) (FC-PGA) (Coppermine/FSB 133MHz) | 533EBMHz | |
| 600EBMHz | ||
| 667MHz | ||
| 733MHz | ||
| 800EBMHz | ||
| 866MHz | ||
| 933MHz | ||
| VIA | Cyrix III (FSB 100MHz) | 500MHz | Cyrix III (FSB 133MHz) | 533MHz |
[SlotA]
SlotA は、AMD が DEC (Compaq) Alpha プロセッサの EV6 バス・アーキテクチャを元に、コネクタなどの機械的な部分は Slot1 のパーツを流用できるように新たに策定したプラットフォ−ムで、現在のところ Athlon 専用です。見た目は Slot1 とそっくりですが、電気的な互換性はありません。
SlotA にも、２次キャッシュを統合した新型 Athlon が投入されはじめました。
| AMD | Athlon (K7/K75) | 500MHz |
| 550MHz | ||
| 600MHz | ||
| 650MHz | ||
| 700MHz | ||
| 750MHz | ||
| 800MHz | ||
| 850MHz | ||
| 900MHz | ||
| 950MHz | ||
| 1.0GHz | ||
| Athlon (Thunderbird) | 700MHz | |
| 750MHz | ||
| 800MHz | ||
| 850MHz | ||
| 900MHz | ||
| 950MHz | ||
| 1.0GHz |
[SocketA]
SocketA は、AMD が K7 アーキテクチャに、２次キャッシュをオンダイ搭載した、開発コード Thunderbird および Spitfire と呼ばれる CPU を送り込むために策定された、新規のプラットフォームです。SlotA と SocketA の関係は、Intel の Slot1 と Socket370 の関係と同じようなものです。
現在、Thunderbird コアの Athlon と、Spitfire コアの Duron が、ラインナップを増やし続けています。
| AMD | Duron (Spitfire) | 600MHz |
| 650MHz | ||
| 700MHz | ||
| Athlon (Thunderbird) | 700MHz | |
| 750MHz | ||
| 800MHz | ||
| 850MHz | ||
| 900MHz | ||
| 950MHz | ||
| 1.0GHz |
現在では、新品を店頭で入手することはほとんど不可能になってしまいましたが、今現在の CPU の基本形として Intel Pentium に触れておきます。
Pentium(P5/P54C) という CPU は、i386 および i486 で完成された Intel x86 プロセッサ・アーキテクチャに対して、スーパースカラ、パイプライン実行、分岐予測などの高速化技術と、16KByte の１次キャッシュメモリを内蔵した、コア 32Bit、メモリバス 64Bit の CISC の集大成といえる CPU です。その名称からもわかるように、第５世代のマイクロプロセッサと位置づけられており、これに対して PentiumPro(P6) および PentiumII は、第６世代のものといわれ、内部的にも RISC と考えていいアーキテクチャに一新されています。
MMX Pentium(P55C) は、P54C の１次キャッシュ容量を２倍の 32KByte にし、MMX と呼ばれるマルチメディア拡張命令セットを追加した CPU で、P54C のほぼ完全なスーパーセット（上位互換）となります。
AMD K6 は、内部的には第６世代の P6 アーキテクチャにより近く、Intel のものとは完全互換ではないものの MMX 拡張命令を備え、AMD に言わせれば、PentiumII の対抗製品ということになります。
この K6 の浮動小数点演算機能を強化して、より高クロックで動作可能にしたのが K6-2 で、「3DNow!」と呼ばれる専用の API を用意し、K6 の弱点だった浮動小数点演算の高速化をはかっています。3DNow! は、Microsoft による Windows の拡張 API セット「DirectX6」で正式サポートされており、3DNow! を直接サポートしていなくても、DirectX6 対応したソフトウェアならば、その恩恵を受けて、浮動小数点演算が飛躍的に高速化すると言われています。
そして、Socket7（AMD に言わせると 「Super7」）の最後の華といえるのが、K6-III です。K6-2 のコアに、256KB の２次キャッシュを統合し、１チップに納めた K6-III は、整数演算性能だけならば同クロックの PentiumIII をもしのぐと言われています。AMD が、どこまでクロックを伸ばしてくるかわかりませんが、今やアンチ Intel 派の期待を一身に背負っていると言っても過言ではありません。
Cyrix 6x86 は、やはり内部的には第６世代のアーキテクチャを持ち、特に整数演算能力の高さは、同クロックで動作する Pentium を遙かにしのぐ（当時としては）最速の CPU で、主に整数演算能力に依存する通常のビジネスアプリケーションでは、抜群のコストパフォーマンスを発揮しますが、反面、浮動小数点演算能力は K6 以下で、最近の 3D アクションを多用するゲームなどでは、極端に低い評価しか得られません。なお、Cyrix は長らくファブレス（自社工場を持たない）企業で、IBM に生産委託していた関係で、IBM ブランドの 6x86 が存在しますが、これは Cyrix のものと全く同仕様と考えて差し支えありません。Cyrix の x86 互換 CPU 事業部門は、一時 半導体大手の National Semiconductor の傘下にありましたが、現在では チップセットベンダの VIA が買い取り、今後も開発は続けられるようです。
Cyrix の CPU は、動作クロックを「P レート」で表記しており、これは Pentium の何クロックに相当するかという表記のため、実働クロックはそれより低くなっています。
現在では、やはり Cyrix 独自の MMX 拡張を施した 6x86MX に世代交代しており、さらに PR-300MHz 以上のものは MII と名前が変わりましたが、6X86MX とアーキテクチャは同じもののようです。
後発の IDT の WinChip C6 は、アーキテクチャ的には Pentium よりむしろ i486 に近く、スーパースカラを持ちません。そのため、同クロックの Pentium と同等か、やや低い程度の動作スピードですが、P54C に対する抜群の互換性と、低価格を特徴としています。P54C がほぼ市場から消えた現在、古い Pentium 搭載機のアップグレードにその存在意義を発揮しています。なお、C6 は、MMX 命令は備えていません。
また、後継となる WinChip2 は、大幅な改良がほどこされ、3DNow! や MMX 命令も実装したものになりましたが、評価は C6 とさほど変わっていません。
なお、IDT も、事業の不振から x86 互換 CPU 部門を売却することになり、なんと Cyrix を引き取った VIA が、こちらも引き受けることになったようです。
その後、ついに WinChip シリーズは生産中止との発表がありました。今後、入手できるのは流通在庫のみということになります。ただし、VIA は、将来的には WinChip 系のコアを採用していくとの情報があり、また違った形で姿を現す可能性はおおいにあります。
最後に現れた、第４の x86 互換 CPU メーカ Rise の mP6 は、その特異な形状が目を引きますが、実働クロックが低いため、性能的にはさほど見るべきところはありません。今後の高クロック化に期待したいところです。
さて、PentiumPro(P6) が、CPU コアと同じダイに２次キャッシュまで内蔵して、その高性能と引き替えの歩留まりの悪さから、なかなか大量供給と低価格化が進まなかった反省から、P6 コアと２次キャッシュを分離し、別々に基板に載せた PentiumII が誕生しました。P6 で評判の悪かった 16Bit コードの実行効率も改良され、P6 コアの特徴である抜群の浮動小数点演算能力はそのままに、MMX 拡張命令を追加し、CPU の半分の速度で動作する 512KByte か 1MByte の２次キャッシュをパッケージに内蔵した、性能的にはまったく弱点のない CPU となりましたが、実装形態はまったく互換性のない SEC カートリッジ方式の Slot1 となりました。
互換 CPU メーカの低価格攻勢に危機感を覚えた Intel は、Socket7 を捨て、自社特許で固めた（互換 CPU を作りにくい）Slot1 への移行を進めていますが、PentiumII だけでは 1000 ドル PC のような超低価格 PC を実現するのは無理と判断し、低価格 Slot1 CPU Celeron を投入しました。最初のバージョンの Celeron（Covington）は、PentiumII コアをそのまま使い、CPU 基板上から２次キャッシュを省き、カートリッジにも入れないむき出しのままという、いかにも急ごしらえのものでした。
当然同クロックの PentiumII よりは２次キャッシュのない分だけパフォーマンスは低く、定格で動作させた場合は、同クロックの MMX Puntium と同等か、少し低い性能しか発揮できません。しかし、第２世代の Celeron（Mendocino）には、CPU コアに 128KByte の２次キャッシュが統合され、しかも PentiumII と違って CPU と等速で動作するため、同クロックの PentiumII に匹敵する性能を持つようになりました。
PC の低価格化がいよいよ進み、1000 ドル、いや 500 ドル以下の PC を作ろうとすると、CPU のみならずその周辺にかかるコストの割合が大変高くなってしまいます。Intel は、Socket7 を捨てたがために、製造コストの割高な Slot1 しかなくなり、価格面では他の互換 CPU メーカに対抗できなくなってしまいましたが、いきなりまた新しいプラットフォームとなる Socket370 を打ち出し、Celeron を Slot1、Socket370 の２本立てで売り始めました。Socket370 の形状は、Socket7 にそっくりですが、CPU バスラインのアーキテクチャは P6 バスそのもので、Socket370 CPU は、変換コネクタをかませて Slot1 に装着することができます。
PentiumIII の演算パフォーマンス自体は、PentiumII とほぼ同じですが、以前は KNI と呼ばれていた「ストリーミング SIMD 拡張命令(Streaming SIMD Extensions)」という新たなマルチメディア拡張が施され、従来の強力な浮動小数点演算と相まって、ゲームなどのもっとも CPU を酷使する局面では無敵でしょう。ただし、新機能につきものの、ソフトウェアの対応はこれからで、最初の PentiumIII（Katmai）は「高クロック版 PentiumII」に過ぎないとも言えます。
新型 PentiumIIIE/EB（Coppermine）は、0.18μmプロセスルール で作られた CPU コアと同じダイ（チップ）上に、フルスピードの 256KB ２次キャッシュを統合し、従来の PentiumIII より、同クロックで 25% ほど高速とされています。しかし、対応するチップセット i820 の遅れによって、パフォーマンスをフルに発揮する環境がなかなか整わないのが現実です。
そして、現在もっとも高性能な x86 CPU の座は、Intel PentiumIII から AMD Athlon へと移ろうとしています。ようやく自作エンドユーザ市場に登場し、対応マザーボードも現れました。各種ベンチマーク情報を見る限り、長らく続いた「Intel = 最高速」の図式は崩れ、CPU の勢力図は大きく変わりつつあります。
PC の CPU は、外部から与えられるクロック信号を元にして、一定のクロック周期で動作しています。i486 で外部信号を逓倍化する技術が一般化してから、プロセッサ外部クロック（メモリや周辺チップの動作する速度。以後 FSB(Front Side Bus)クロック）と、内部クロック（CPU コアの動作する速度）という言い方が使われるようになりました。たとえば、MMX Pentium 200MHz は、外部 66MHz の３倍速で、内部 200MHz（正確には 66.66...MHz x 3）で動くという具合に記述します。
もちろん、CPU の動作速度は、通常内部クロックでのみ表記しますし、この値の大きい方が高速なのは言うまでもありませんが、逓倍率を上げ、内部クロックのみを高くしても、システム全体の処理速度はそれと完全に比例して上がるわけではありません。
CPU 内部でいくら高速に演算しても、メモリや I/O バスとのやりとりが生じると、CPU は wait 状態になり、無駄なサイクルが生じてしまいます。
Pentium(P54C) 以降、長らく FSB クロックは 66MHz で頭打ちだったのですが、CPU コアがどんどん高速になるにつれ、もはや FSB クロックを上げないことには、システムの高速化は実現できなくなってきています。PentiumII + Intel 440BX チップセットではじめて FSB 100MHz が実用化され、Socket7 でも K6-2 と K6-III は FSB 100MHz の製品があり、PentiumIII はすべて FSB 100MHz（以上）ですが、Celeron はいまだに FSB 66MHz に据え置かれたままです。
最近では FSB 133MHz に対応した CPU 、周辺チップセットやメモリが登場しはじめました。Intel の Rambus 政策を押し切る形で、業界は PC-133 SDRAM をサポートし始めました。また、Athlon では、Alpha EV6 をベースにした独自のバスアーキテクチャのため、FSB とメモリクロックは別物で、現在のところ FSB 200MHz が実現されています。
CPU をより高速に動作させるためには、それまでよりも CPU コアの配線間隔（半導体のプロセスルール）を細かくしていく必要があります。最近では、0.35μから 0.25μへと切り替わりつつあり、それに伴って、動作電圧もより低い値に変わってきました。
Pentium(P54C) では、プロセッサコアの必要とする電圧と、プロセッサと周辺チップとの I/O の必要とする電圧が同じ 3.3V ないし 3.5V で良かったのですが、MMX Pentium 以降の CPU は、コア電圧と I/O 電圧が異なるのが一般的です。
古い Socket7 のマザーボードでは、このデュアルボルテージの機構を備えていないものが多く、そのままでは最新の CPU に載せ換えても、規定の動作は不可能です。
CPU の性能比較は、動作クロックの違い、メモリ・アーキテクチャの違い、プログラムコードの最適化の違いなどがあって、同じ x86 互換 CPU どうしでもなかなか同列には扱えません。
また、前述したように、CPU には整数演算や浮動小数点演算、また 各種マルチメディア拡張機能などのユニットがあり、CPU によって得意分野が異なります。
総合的な絶対性能を求めるならば、現状では PentiumIII か Athlon のどちらか、ということになります。Athlon は、これまで Intel（P6 アーキテクチャ）の独走状態だった浮動小数点演算性能でついに肩を並べ（追い抜いたという見解もある）、（潜在的な）動作クロックの点でも Intel をリードしており、スペックだけを比べれば現時点での優位は明かです。
ただし、専用品が必要となるチップセットやマザーボードなどのインフラが十分に整うのか、CPU の供給体制に不安はないのかといった不確定要素もあり、最終的にどちらが評価されるのかはまだわかりません。
また、現在のアプリケーションプログラムはほとんどすべて Intel アーキテクチャに最適化されており、特にストリーミング SIMD 拡張命令（SSE）によってドーピングされた 3D ゲームなどは、まだ PentiumIII の方が高速なことも十分ありえます（効果はプログラムによって異なる）。
さて、最後に、今まで紹介した CPU のラインナップで、それぞれ最高クロックのものを取り上げて無理矢理並べてみると、
こんな感じになります。これは独断と偏見にもとづいた主観的な総合パフォーマンスの順番です。実際に CPU をテストした結果ではありませんので、客観的な根拠は提示できません。異論は大いに考えられます。
とりあえず、ここまでの話を念頭に置いて、あとは用途と価格を考えて最適な CPU を選ぶことになります。