CPUの主な役割は上記のような感じ。私たちが思っているよりも、かなり分かりやすいお仕事をしています。算術演算(いわゆる四則演算)論理演算(2進数の0と1を用いた数学の集合みたいな計算)の2つしかやっていないんだよー!CPUの4つの処理ステップCPUが脳みそで、計算や制御をするところというのは分かったので、次はその処理の流れを簡単に見てみます。CPUの処理の流れを簡略化すると4ステップになる。CPUでの処理の流れ命令の読み込み(フェッチ)命令の解読(デコード)命令の実行(エグゼキュート)結果データの出力ここを掘り下げるとカオスなくらいにややこしくなるので、とりあえずはこの4工程を踏んでいるというニュアンスで思ってもらえたら大丈夫なはず。命令の読み込み:メモを見て行くべき目的地をチェックする命令の解読:車移動が必要だったのでタクシーを呼ぶ命令の実行:運転手に目的地を伝える結果データの出力:目的地に到着したのような感じ。二条ねここんな感じの命令の実行に関しては、基本情報技術者で出題されるみたいだから、テキストを買ってもいいかもだね〜。Rinker技術評論社Amazonで探す楽天市場で探すYahoo!ショッピングで探すCPUの構造CPUを構成する要素は大きく見ると3つなので、簡単な図にしてみました。【A】パッケージ【B】ダイ【C】ピンこの3つの部品(コンポーネント)の中でも、『ダイ』がとにかく重要だったりします。いうか、先程お話したCPUのお仕事は、このダイで行われていることなのです。“最中のアンコ”のような感じ。アンコだよ!覚えておいて!!まの何だか、単純なようで単純でない空気がしてきましたね...。二条ねこやっていることは単純だけど、単純にやっているようで実は複雑というか...さすがは脳みそってだけある感じだねー。深く話すと、私も「なるほど。わからん」になっちゃうので、本記事では浅く広く話していきます。名前だけ知っておくニュアンスでOK。【A】パッケージパッケージは、言ってしまえば基盤です。ダイが重要なのは前述のとおりですが、実はこのダイは超繊細なのです。そのままでは実装(他の部品と接続)しづらい。パッケージが必要になってくるわけです。二条ねこ最中のアンコだって、そのままだと手がベタベタして扱いづらいし、ホコリとかついたら嫌だよねー?だから、食べやすくするために、最中のガワがあるみたいな...ねっ!【B】ダイダイは、CPUでもっとも大事な中心部分で、集積回路(IC)があります。このダイの部分に、コンピューターを制御する部分や演算をする部分が入っているのです。理系なら一度は耳にしたことある『シリコンウェーハ』がこのダイ。ちなみにシリコンウェーハは、高純度なケイ素(Si)でできています。二条ねここのシリコンウェーハは、ソーラーパネルにも使われたりするんだよー!ダイを構成する要素を大別すると4構造になる。【B-4】演算装置さらにバスは、こんな感じで細かく構造を分類することができます。このバスの構造も深掘りすると、それだけで永遠に語れるくらいになっちゃうので、この4つがあるくらいに捉えておいてください。個人的にも気になる部分は、別の記事にでもしようと思います。二条ねことりあえず、順番に見てみよー!【B-1】バスインターフェースバスインターフェースは、データをやり取りする伝送路のことです。内部バス(CPU内部の回路を結ぶ)外部バス(CPUとメモリーを結ぶ)の2つに大別されます。バスの中でも、アドレスバス(データのやり取りを行う)データバス(場所を指定する)コントロールバス(読み出し・書き込みを行うかの指定をする)の3種類に分けられます。いう構造になっていると思ってもらって、やっていることは命令やデータをやり取りする入り口的なことをしています。二条ねここのバス幅でCPUのbit数が決定するんだよー!最近のCPUは64bitで、PS2は128bit、PS4は64bitだよー!まのNINTENDO64の“64”は、bit数を表しているのでしたよね。ロクヨンは64bitですね。【B-2】キャッシュメモリーキャッシュメモリーは、バスインターフェースから受け取ったデータを一時的に保管する場所です。このキャッシュメモリーには、1次キャッシュ(L1キャッシュ)2次キャッシュ(L2キャッシュ)3次キャッシュ(L3キャッシュ)が“あったりなかったり”します。砂瀧えりえ?「あったりなかったり」なん!?二条ねここのキャッシュメモリーを持っていないCPU(今どきないけどね)もあるし、あっても3次キャッシュとかがなかったりするCPUもあるからね〜。もち、高性能なCPUにはキャッシュメモリーがいっぱいあるけどねっ!よく使うデータをこのキャッシュメモリーに一時的に置いておくことで、わざわざ低速なメモリー(RAM)までアクセスしなくても良くなります。結果的にCPUを高速にできるということ。キャッシュメモリーがあるCPUは、処理速度が速くなる傾向があるということですな。演算装置やレジスタの動作、メモリーの読み書きなどを制御する部分です。制御装置を構成する要素フェッチユニットデコーダーレジスタ制御装置は、上記のようなもので構成されております。ちなみに、『レジスタ』もメモリーの一種ですが、キャッシュメモリーとは目的も保存する内容も異なります。二条ねこレジスタっていうのがあるんだーくらいで大丈夫っ!深追いするとカオスだぞ〜。フェッチユニットフェッチユニットは、メモリー(RAM)上の命令を外部バスインターフェースを通じて、制御ユニットに読み込む部分です。この動作を『フェッチ』と呼びます。デコーダーデコーダーは、フェッチユニットでフェッチされた命令が何なのかを具体的な情報に解読する部分です。この動作を『デコード』と呼びます。このデコードされた命令は『制御情報(演算装置をどのように動作させて、演算させるかをコントロールするための情報)』になります。砂瀧えりめっちゃややこしくて意味不明なんやけど...。二条ねこ......あははー。ここは本当にややこしいから調べてまとめるのも苦労したんだよー。整数演算ユニット浮動小数点演算ユニットレジスタまたまた『レジスタ』が出現しましたが、演算装置の中にもレジスタはあります。ここでは触れませんが、レジスタにもたくさんの種類があって、それぞれ個々で役割を持っています。これはまたの機会に...。ちなみにコンピューターのCPUは、一般的に整数演算するユニットと浮動小数点演算をするユニットを実装しています。これは何桁まで計算する必要があるかということが処理によって異なるからです。...チンプンカンプンなのでスルーでOKです。計算するとこ!以上!!砂瀧えりうわぁ...投げた!二条ねこだって、こういうとこ触れだすとキリがなくなっちゃうからねー。【C】ピンピンは、このCPUをマザーボードと接続する部分です。このピンの数はCPUの世代や製造メーカーによって異なります。耳にする『LGA1151』の“1151”とは、このピンの数を表しています。当然ですが、IntelのCPUとAMDのCPUのピンの形状は異なります。二条ねこざっくり言っちゃうと、ピンはUSBとかイヤホンのような接続端子だねー!CPU購入時のポイント簡単ではありますが、これらのCPUの構造を踏まえて(踏まえられたかは不明)、良いスペックの高いCPUを選ぶポイントは...コア数・スレッド数が多いキャッシュメモリーが多いクロック周波数が高い感じですな。まのコア数やクロック周波数の話触れてないんじゃ...。二条ねこ触れるとさらにカオスになるもん...。7を買っておけば大丈夫!速いよ!!砂瀧えりこれこそ投げてるやんね...。二条ねこだってi7・i9が速いのは事実だしー。RinkerIntelAmazonで探す楽天市場で探すYahoo!ショッピングで探すまとめ「CPUはやってることは単純だが掘り下げると複雑だ!」CPUの構造について話し出すと、どうしても学術的な話に結びついてしまうので、「そんなことより、速いCPUはどれを買えばおけお?」と言う人には、面白く無い気がします。まの分かりやすくと言いつつ、かなり難しい気もしましたからね...。砂瀧えりだから、ひとことでまとめてみてほしいかな!二条ねこ今回のまとめは......CPUは凄い!高いCPUを買っておけば速い!!って感じだーーー!適当ですいません...。9900Kおまけ二条ねこTU★KA★RE★TA!!!まのお疲れ様ですね...。砂瀧えり集合とか論理演算とか、高校数学とか工学部に入った感じやったよ。CPUは奥が深そうやね。