パソコンの歴史マイクロプロセッサ(パソコン用CPU)の歴史マイクロプロセッサあるいはCPUとは「マイクロ」プロセッサとは、「小さい」プロセッサのことではなく、マイクロコードすなわち機械語を処理する装置のことである。Unit)ということもある。Unit:中央処理装置)も同じ機能であるが、汎用コンピュータ時代のCPUと異なり、マイクロプロセッサでは、それらの電子回路を1つのチップにしているのが特徴である(その結果、「小さい」形状になっている)。最近の動向(特にタブレット型などの小型パソコン)では、本来のCPU機能だけでなく、周辺機能を加えて一体化したものをプロセッサということもある。ここでは、マイクロプロセッサとCPUという用語を混在して用いているが、単に慣習的に使い分けているだけで、同義語である。以下、CPUの機能や性能に関する重要項目を列挙する。ビット数CPUには多様なレジスタがある。それぞれのレジスタのビット数が異なるCPUもあるが、一般には演算レジスタのビット数を指す。演算レジスタのビット数:例えばレジスタが8ビットで、16ビットのデータを処理する場合、内部の演算処理が複雑になる。アドレスレジスタのビット数:メモリが大容量の場合、アドレスレジスタのビット数が大きければアドレスを格納できるが、小さいときは、複雑な操作が必要になる。命令レジスタ:命令には「AにBを加算する」命令は「加算」「Aのアドレス」「Bのアドレス」の3つの情報が必要である(3語長の命令語という)。命令レジスタのビット数が小さいと、大きな語数の命令を取り扱うことができない。パソコンのメモリが大容量になり、扱うデータのビット数が大きくなり、しかも、処理速度の向上が求められるのに伴い、ビット数は次第に増加してきた。サーバや高性能のパソコン、画像処理を重視したパソコンでは大ビット数CPUが求められる。現在では、通常の用途では64ビットで十分だとされている。2000年に発売されたソニーのプレイステーション2では128ビットCPUを採用しているように、ゲーム機などAVを重視する用途では、さらに大ビットCPUの開発が求められよう。逆に、家電製品や電卓などの組み込みシステムでは、安価で消費電力の小さな8ビット、16ビットのCPUが現在でも用いられている。OSとの関係CPUはOSと密着している。CPUが64ビットであったも、OSが32ビットならば動作しないか32ビットモードでしか動作しない。逆に、OSが64ビットの場合はCPUが64ビットでなければ動作しない。それを避けるために、一般にOSは複数のビット版を提供しているが、現在普及しているOSのほとんどは、32/64ビットであり、16ビットCPU搭載のパソコンでは使えない。OSの要請からもCPUの大ビット化が必要になる。32/64ビットCISCとRISCCPUは機械語を処理するが、機械語の命令体系(命令セット)に従った回路設計をしている。命令セットは大きくCISCとRISCに分かれる。CISCとは、機械語命令を高級言語の命令に近づけようとするもので、複雑な命令を1命令にすることにより、処理命令数を減らすことにより処理効率をあげている。それに対して、RISCでは命令を単純な命令に分解することにより、命令の種類を減らし回路を単純にすることにより処理速度をあげている。歴史的に汎用コンピュータではCISC、ミニコンピュータではRISCを用いてきた。インテルやAMDなどのパソコンCPUメーカーはCISC、ヒューレット・パッカードやサン・マイクロシステムズなどのミニコンピュータからの参入者はRISCのCPUを開発してきた。現在では、両社の特長を生かした折衷方式がとられている。クロック(周波数)一般的なCPU(同期式プロセッサ)では、クロックというパルス波に同期してチップ全体が一斉に動作する。1秒間に発生するクロック回数(周波数)が大きければ、処理回数も大きくなるので、CPUの性能が高いといえる。クロック間隔は、レジスタ間のデータ転送時間(配線遅延)や論理回路での時間(ゲート遅延)により決定される。これらは、1つのチップ(体積)あたりのトランジスタの集積度に大きく影響される。集積度は、半導体加工技術により高められるが、集積度を高めると熱が発生して誤動作や破壊が生じるので、冷却技術が重要になる。このような技術は急速に発展した。Moore)は、1965年に「集積回路上のトランジスタ数は18カ月ごとに倍になる(1975には2年で2倍と修正」)との経験法則を示した(1965年のムーアの論文では「法則」の記述はない。Mead)が名づけたという)。circuits」1965http://download.intel.com/research/silicon/moorespaper.pdfWikipedia「ムーアの法則」(写真も)http://ja.wikipedia.org/wiki/ムーアの法則しかし、CPUの性能を決定するのはクロックだけではない。回路やパスの設計の工夫、CPU内のキャッシュ、処理命令の拡張などにより、同じクロック数でも性能を改善することができる。4(2.4GHz)よりも低い周波数(1.53GHz)なのに、同等の処理能力をもつとされた。2000年代中頃になると、4GHz程度にまで達したが、これ以上集積度をあげることは、発熱量を抑える技術や微細技術の限界により困難だといわれるようになった。集積度向上を図るよりも、複数のCPUを搭載したマルチコアCPUが注目されるようになった。代表的なCPUメーカーパソコン用CPUでは、インテルがトップメーカーである。最初にCPUを開発したのもインテルだし、2010年現在、世界中で約80%のシェアをもっている。CPUの歴史は、インテルを中心にした挑戦者たちの歴史でもある。・インテル対AMD:1980年代後半~・インテル・AMD対AIM連合:1990年代~また、OSとの関係では、マイクロソフトと密接な関係を続けてきた。アップル等を除くほとんどのパソコンがインテルCPUとWindowsを搭載しており、Wintel帝国(Windows+Intelの造語)を確立した(現在では崩れつつあるが)。最初のマイクロプロセッサ1971年に米国インテル社が発表したi4004が最初のマイクロプロセッサである。4ビット、108KHz、0.06MIPS、2,300トランジスタ集積。