CPUはどのように機能しますか？

コンピューターのCPU、つまり中央処理装置は、コンピューターの中央制御であるため、人間の脳と比較されることがよくあります。 CPUは、プログラム命令を高速に実行することにより、コンピュータの動作を実行します。 CPUの速度は、コンピューターの能力を決定する上で大きな役割を果たします。 新世代のマイクロプロセッサはそれぞれ、前世代よりも高速に命令を実行できる、より強力なCPUを備えています。

CPUの動作は、3ステップのプロセスとして定義されています。 まず、メモリから命令がフェッチされます。 次に、命令がデコードされ、プロセッサは命令が何をするように指示されているかを把握します。 第三に、命令が実行され、操作が実行されます。 これらの3つのステップは、CPUが次の命令をフェッチすることから再び始まるサイクルで繰り返されます。 このステップは、CPUの命令サイクルと呼ばれます。

CPUは、プログラムカウンターを使用して、次にフェッチする命令を追跡します。 カウンタは、次に実行される命令を保持するメモリ位置のアドレスです。 これは、CPU自体の専用メモリ位置であるレジスタに格納されます。 プログラムカウンタは、命令サイクルの各フェッチ後に次の命令を指すようにインクリメントされます。

CPUは、一連の基本操作を実行する命令を実行します。 足し算、引き算、掛け算、割り算などの算術演算があります。 メモリ操作は、データをある場所から別の場所に移動します。 論理演算は条件をテストし、結果に基づいて決定を下します。 制御操作は、コンピューターの他のコンポーネントに影響します。 これらの基本的なタイプの操作は非常に迅速に実行されるため、コンピューターはさまざまな機能を実行できます。 CPUでサポートされる操作の正確な数は、CPUのアーキテクチャによって異なります。

コンピュータメモリとは、データやプログラムが保存される領域を指します。 メモリはCPUの一部ではありませんが、CPUはメモリと密接に相互作用する必要があります。 コンピュータメモリには、プライマリ、メイン、セカンダリの2種類があります。 CPUは、プログラム命令と命令が動作するデータを格納するためにメインメモリに大きく依存しています。 メインメモリは本質的に一時的なものであり、プログラムの実行中はプログラムの命令とデータのみを保持します。 セカンダリメモリは、ハードドライブとフラッシュドライブによって提供されるより永続的なストレージです。

コントロールユニットと呼ばれるCPUのコンポーネントは、命令を実行する前に、命令とデータをセカンダリストレージからメインメモリに移動する役割を果たします。 制御装置はまた、命令の結果を二次記憶装置に移動します。