マイクロプロセッサの基本コンポーネント

Intelは1971年に最初のマイクロプロセッサを発表し、それを4004チップと呼びました。 今日のマイクロプロセッサは、10セント硬貨よりも小さい寸法で、より多くの電力と機能を提供します。 コンピューターの中心である中央処理装置（CPU）は、1つ以上のマイクロプロセッサーで構成されています。 マイクロプロセッサは、数百万個のトランジスタを含むシリコンチップから製造されており、データを1つのメモリアドレスから別の場所に移動します。 CPUは決定を下し、次に新しい命令と計算に取り組みます。

「算術論理演算装置」（ALU）は、減算、加算、除算、ブール関数などの数学計算を実行します。 ブール関数は、回路設計に使用されるロジックの一種です。 ALUは、比較と論理テストも実行します。 プロセッサは信号をALUに送信し、ALUは命令を解釈して計算を実行します。

マイクロプロセッサには、レジスタと呼ばれる一時的なデータ保持場所があります。 これらのメモリ領域は、コンピュータ命令、ストレージアドレス、文字、その他のデータなどのデータを保持します。 一部のコンピュータ命令では、コマンドの一部として特定のレジスタを使用する必要がある場合があります。 各レジスタには、命令レジスタ、プログラムカウンタ、アキュムレータ、メモリアドレスレジスタなどの特定の機能があります。 たとえば、プログラムレジスタは、ランダムアクセスメモリから取得した命令のアドレスを保持します。

コントロールユニット（CU）は、CPUから信号を受信します。これにより、コントロールユニットはマイクロプロセッサからマイクロプロセッサにデータを移動するように指示されます。 制御ユニットは、算術および論理ユニットも指示します。 制御ユニットは、デコーダ、クロック、制御ロジック回路などの複数のコンポーネントで構成されています。 これらのデバイスは連携して、マイクロプロセッサ上の特定の場所に信号を送信します。

たとえば、デコーダはアプリケーションからコマンドを受信します。 デコーダーは命令を解釈し、アクションを実行します。 ALUに信号を送信するか、特定のタスクを実行するようにレジスタに指示します。 制御論理ユニットは、マイクロプロセッサとレジスタのさまざまなセクションに信号を送信し、これらのコンポーネントにアクションを実行するように通知します。 クロックは、コマンドとプロセスのタイムリーな実行を同期および保証する信号を送信します。

マイクロプロセッサには、データを移動するバスのシステムがあります。 バスとは、特定のタスクと機能を持つ配線の分類を指します。 データバスは、中央処理装置とランダムアクセスメモリ（RAM）（コンピュータのプライマリメモリ）の間でデータを転送します。 制御バスは、複数のタスクを調整および制御するために必要な情報を送信します。 アドレスバスは、処理中のデータ用にCPUとRAMの間でアドレスを送信します。

一部の高度なマイクロプロセッサには、CPUによって使用された最後のデータを保持するメモリキャッシュがあります。 CPUがデータを取得するために低速のRAMに移動する必要がないため、メモリキャッシュは計算プロセスを高速化します。 多くのコンピューターには、レベル1またはレベル2のキャッシュがあります。 一部のシステムにはレベル3のキャッシュがあります。 キャッシュレベルは、CPUがデータをチェックする順序を示します。レベル1から始まります。 メーカーは多くの場合、レベル2およびレベル3のキャッシュをマイクロプロセッサに統合し、処理速度を向上させます。