CPU
メモリ上の命令を実行し、演算と制御を行う装置です。
用語解説
CPUとは
CPUは、コンピュータを構成する主要な装置の一つで、主記憶装置（メモリ）に格納されたプログラムを順に読み出し、命令に従って計算や各装置の制御を行います。
英語ではCentral Processing Unitと呼ばれ、日本語では中央処理装置といいます。
CPUの主な機能
CPUの機能は、次の2つに整理するのが基本です。
| 機能 | 説明 |
|---|---|
| 制御機能 | 命令を読み取り、各装置に動作指示を出します |
| 演算機能 | 四則演算や論理演算（AND、ORなど）を行います |
CPUの処理の流れ
CPUは次の流れを繰り返してプログラムを実行します。
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命令の取り出し（フェッチ）: 主記憶から次の命令を読み取ります
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命令の解読（デコード）: 命令の内容を解釈します
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命令の実行（エグゼキュート）: 演算や制御を行います
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結果の格納（ストア）: 結果をレジスタや主記憶に書き込みます
この一連を命令サイクルと呼びます。
CPUの内部構成
CPU内部は、代表的に次の要素で説明されます。
| 構成要素 | 役割 |
|---|---|
| 制御装置 | 主記憶から命令を取り出して解読し、各装置に指示を出します |
| 演算装置（ALU） | 算術演算と論理演算を行います |
| レジスタ | CPU内部の小容量で高速な記憶領域で、処理中のデータなどを一時的に保持します |
CPUの性能を表す指標
CPUの性能比較で使われやすい代表例です。
| 指標 | 説明 |
|---|---|
| クロック周波数 | 1秒間に刻む動作タイミングの回数です。単位はHzで、3GHzは1秒間に30億回のタイミングを刻みます |
| コア数 | CPU内の処理単位の数です。多いほど同時に進められる処理が増えると考えられます |
| MIPS | 1秒間に実行できる命令数を百万単位で表した値です（Million Instructions Per Second） |
理解のポイント
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CPUは命令を実行する装置で、計算だけでなく全体の制御も行います。
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CPUはメモリから命令を取り出し、フェッチ、デコード、実行を繰り返します。
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性能はクロック周波数だけで決まらず、コア数、キャッシュ容量、命令の実行効率も影響します。
発展知識
関連用語
| 関連用語 | 概要（40文字程度） |
|---|---|
| GPU | 画像処理や並列計算に強い演算装置です。 |
| メモリ（主記憶） | プログラムやデータを置く作業領域です。 |
| キャッシュメモリ | CPU近くの高速メモリで待ち時間を減らします。 |
| クロック周波数 | CPU動作の基準周期で、性能要素の一つです。 |
| コア | CPU内の処理単位で、同時実行数に影響します。 |
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