コンピュータの基本

CPUの役割 ~パソコンの頭脳~

はじめに

人が足や手を動かしたり、物事を考えることが出来るのは、頭が働いているからです。

頭脳は様々な信号を各器官に出すことで、それぞれをコントロールしています。

 

これと同様にパソコンの頭脳にあたるものが「CPU」と呼ばれるものになります。

 

CPUの役割

CPU(Central Processing Unit=セントラルプロセシングユニット)とは中央演算装置のことであり、パソコンの頭脳に当たります。

例えばパソコンに「2+3を計算しなさい」と命令をすると、CPUはそのプログラムをメモリ上に置き、それを順次読みだしてCPUに取り込み、その命令を解析実行していくことで答え導き出します。

 

演算装置と制御装置

この答えを見つけ出すために、CPUは計算を行い処理を行う演算装置としての役割と、メモリから命令を取り出し→解読→実行を行うという制御装置としての役割という、2つの重要な役目を持っています。

 

CPUの中身はどうなっている?

CPUの中身を見てみると、主な機能として「制御ユニット」・「演算ユニット」・「バスインターフェイス」に分類することが出来ます。

下の図を見てください。

 

 

まず、制御ユニットでは命令を読み込むフェッチを行ったり、読み込んだ命令をデコーダという機械で解読するデコードを行います。

演算ユニットでは命令の実行を行うわけですが、命令を処理するために下記の4つのステップを実行します。

 

1.命令を読み込む(=フェッチ)

 

2.命令を解読する(=デコード)

 

3.命令を実行する(=エグゼキュート)

 

4.結果を書きだす(=ライトバック)

 

そしてこれらの一連の流れのことは「命令サイクル」と呼ばれています。

さらに、バスインターフェイスではメモリとの間で命令やデータなどのやり取りを行うために使用されます。

 

さいごに

今回はCPUがどのように命令を解釈して実行しているのかを見てきました。

現在のパソコンはすべてが上記のような仕組みで、命令を解釈して実行しており、このようなコンピュータは「フォン・ノイマン型」と呼ばれています。

 

ちなみにフォン・ノイマンというのは20世紀を表する数学者の一人であり、彼が発明したことに由来します。

という豆知識はこれくらいにしてまた次回!

それでは今日はこんな感じで。

グッドラック!