中央処理装置 (CPU)

CPU [中央処理装置]。コンピューターの頭脳です。コンピュータシステムのほとんどの作業を行う部分です。私たちの脳が身体を制御し、情報を処理するのと同じように、CPU はプログラムからの命令を実行し、計算を実行します。これは、連携してタスクを実行する小さなコンポーネントで構成されており、あらゆるコンピューティングデバイスの中心となります。

単純な算術演算から複雑なタスクまで、あらゆるタイプのデータ処理操作と、コンピューターのすべての重要な機能は CPU によって実行されます。これは、入力デバイスと出力デバイスが相互に通信し、それぞれの操作を実行するのに役立ちます。また、入力されたデータ、処理間の中間結果、命令も保存されます。 CPU の仕事は、すべてがスムーズかつ効率的に実行されるようにすることです。この記事ではCPUについて詳しく解説していきます。

CPUとは何ですか?

中央処理装置は、システムの最も重要なコンポーネントです。コンピューターシステム。 CPU は、コンピュータシステムのデータの入出力、処理、保存機能を実行するハードウェアです。 CPUはCPUソケットに取り付けることができます。これらのソケットは通常、次の場所にあります。マザーボード。 CPU はさまざまなデータ処理を実行できます。 CPU はデータ、命令、プログラム、中間結果を保存できます。

CPU

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CPUの歴史

1823 年に男爵 Jons Jakob Berzelius がシリコンを発見して以来、今日でも CPU の製造に使用されている主要な部品である CPU の歴史は、数多くの重要な転換点を経験してきました。最初トランジスタ 1947 年 12 月にジョンバーディーン、ウォルターブラッテン、ウィリアムショックレーによって作成されました。1958 年に、最初に動作する集積回路がロバートノイスとジャックキルビーによって構築されました。

Intel 4004 は同社の最初のものでしたマイクロプロセッサこれにはテッド・ホフの協力が必要でした。 Intel は 1972 年に 8008 CPU、1976 年に Intel 8086、そして 1979 年 6 月に Intel 8088 をリリースし、さらなる勝利に貢献しました。 16/32 ビットプロセッサである Motorola 68000 も 1979 年にリリースされました。Sun も 1987 年に SPARC CPU を発表しました。AMD は 1991 年 3 月に AM386 CPU シリーズを発表しました。

1999 年 1 月、インテルは Celeron 366 MHz および 400 MHz プロセッサを発表しました。 AMD 2005 年 4 月に最初のデュアルコアプロセッサを搭載しました。 Intel は 2006 年に Core 2 Dual プロセッサも導入しました。Intel は最初のプロセッサをリリースしました。コアi5 2009 年 9 月に 4 コアを搭載したデスクトッププロセッサ。

2010 年 1 月、インテルは、Core 2 Quad プロセッサー Q9500、最初の Core i3 および i5 モバイルプロセッサー、最初の Core i3 および i5 デスクトッププロセッサーなどの他のプロセッサーをリリースしました。

2017 年 6 月にインテルは Core i9 デスクトッププロセッサーをリリースし、インテルは 2018 年 4 月に初の Core i9 モバイルプロセッサーを発表しました。

CPUのさまざまな部分

現在、CPU は次の 3 つの主要なユニットで構成されています。

メモリまたはストレージユニット
コントロールユニット
ALU(算術論理演算装置)

次に、コンピューターのブロック図を見てみましょう。

中央処理装置の部品

ここで、この図には 3 つの主要なコンポーネントも示されています。そこで、これらの主要コンポーネントについて詳しく説明します。

メモリまたはストレージユニット

名前が示すように、このユニットは命令、データ、中間結果を保存できます。メモリユニットは、必要に応じてコンピュータの他のユニットに情報を転送する役割を果たします。これらはすべてストレージデバイスであるため、内部ストレージユニット、メインメモリ、プライマリストレージ、またはランダムアクセスメモリ (RAM) とも呼ばれます。

そのサイズは速度、パワー、パフォーマンスに影響します。コンピュータには 2 種類のメモリがあります。一次記憶そして二次記憶。メモリユニットの主な機能の一部を以下に示します。

データと命令は、処理に必要なメモリユニットに保存されます。
また、計算やタスクの実行中に、その中間結果も保存されます。
処理の最終結果は、ユーザーに出力を提供するために出力デバイスにリリースされる前に、メモリユニットに格納されます。
あらゆる種類の入出力がメモリユニットを介して送信されます。

コントロールユニット

名前が示すように、コントロールユニットはコンピュータのすべての部分の動作を制御しますが、データ処理動作は実行しません。あらかじめ記憶されている命令を実行し、電気信号を用いてコンピュータシステムに指示を与えます。メモリユニットから命令を受け取り、その命令をデコードした後、それらの命令を実行します。したがって、コンピュータの機能を制御します。その主なタスクは、プロセッサ全体の情報の流れを維持することです。コントロールユニットの主な機能を以下に示します。

データの制御、およびデータと命令の転送は、コンピュータの他の部分の間で制御ユニットによって行われます。
コントロールユニットは、コンピュータのすべてのユニットを管理する責任があります。
の主なタスクは、コントロールユニット入力された命令やデータを記憶装置から取得し、解釈し、それに従ってコンピュータの動作を指示することです。
コントロールユニットは、メモリからのデータまたは結果を転送するための入出力デバイスとの通信を担当します。
コントロールユニットはデータの処理やデータの保存には責任を負いません。

ALU (算術論理演算装置)

ALU (Arithmetic Logic Unit) は、算術論理関数または演算の実行を担当します。これは、次の 2 つのサブセクションで構成されます。

算術セクション: 算術演算とは、加算、減算、乗算、除算などの演算を意味し、これらすべての演算と関数は次の方法で実行されます。行く。また、すべての複雑な演算は、ALU による前述の演算を繰り返し使用することによって実行されます。
ロジックセクション: 論理演算とは、データの選択、比較、照合、結合などの演算または機能を意味し、これらはすべて ALU によって実行されます。

注: CPU には複数の ALU が含まれる場合があり、コンピュータシステムの実行に役立つタイマーを維持するために使用できます。

CPUは何をするのですか?

コンピュータプロセッサの主な機能は、命令を実行して出力を生成することです。 CPU の動作フェッチ、デコード、実行はコンピュータの基本的な機能です。

フェッチ： 最初の CPU が命令を取得します。これは、RAM から CPU に渡される 2 進数を意味します。
デコード: 命令が CPU に入力されると、CPU は命令をデコードする必要があります。 ALU(算術論理演算装置)の助けを借りて、デコードのプロセスが始まります。
実行する： デコードステップの後、命令を実行する準備が整います。
店：実行ステップの後、命令をメモリに保存する準備が整います。

CPUの種類

3 つの異なるタイプの CPU があります。

シングルコアCPU: 最も古いタイプのコンピュータ CPU はシングルコア CPU です。これらの CPU は 1970 年代に使用されていました。これらの CPU には、さまざまな操作を実行するコアが 1 つだけあります。これは、シングルコアCPU 一度に処理できる操作は 1 つだけです。シングルコア CPU CPU は適していませんマルチタスク。
デュアルコアCPU: デュアルコア CPU には、2 つのコアを備えた単一の集積回路が含まれています。各コアにはキャッシュとコントローラーがあります。これらのコントローラーとキャッシュは 1 つのユニットとして機能します。デュアルコア CPU はシングルコアプロセッサよりも高速に動作します。
クアッドコアCPU: クアッドコア CPU には、単一の集積回路 (IC) またはチップ内に 2 つのデュアルコアプロセッサが含まれています。クアッドコアプロセッサには、4 つの独立したコアを備えたチップが含まれています。これらのコアは、CPU によって提供されるさまざまな命令を読み取り、実行します。クアッドコア CPU はプログラムの全体的な速度を向上させます。全体的なクロック速度を上げなくても、パフォーマンスが向上します。

CPUの性能とは何ですか?

CPU パフォーマンスは、コンピュータのプロセッサ (CPU) がタスクを完了する速度です。の数で計測されます。説明書 1秒で完了。そのパフォーマンスは、プロセッサのクロック速度と、その設計やキャッシュのサイズなどのその他の要因によって決まります。

ロボットのコンポーネント

コンピュータプログラムとは何ですか?また、それらはどこに保存されますか?

あコンピュータープログラムは、プログラマによって作成され、コンピュータに何をすべきかを指示する一連の命令です。たとえば、Web ブラウザやワードプロセッサを使用することもプログラムです。コンピュータ上で数学演算を実行したり、マウスやタッチパッドで項目をクリックして選択したりすることもプログラムです。

プログラムの保存

プログラムをコンピュータのメモリに保存するには、次の 2 つの方法があります。

永久保存: プログラムは次のようなストレージデバイスに永続的に保存されます。 HDD 、または SSD 。
一時保管場所: CPU でプログラムが実行されると、そのデータは HDD または SDD から RAM に保存されます。一時的なものなのでラム揮発性なので、電源を切るとすべてのデータが失われます。

利点

多用途性 : CPU は、基本的な計算からオペレーティングシステムの管理まで、複雑なタスクを処理できます。
パフォーマンス : 最新の CPU は高速に変化し、1 秒あたり数十億回の計算を実行できます。
マルチコア : CPU には複数のコアがあり、複数のタスクを同時に処理できます。
互換性 : CPU は幅広いソフトウェアと互換性があるように設計されており、単一の CPU を使用してさまざまなアプリケーションを実行するのに役立ちます。

短所

過熱：CPUは複雑なタスクを実行すると大量の熱を発生します。これには、ファンや液体冷却システムなどの効果的な冷却ソリューションが必要です。
消費電力 : 高性能 CPU はさまざまな量の電力を消費する可能性があるため、電気代が高くなり、堅牢な電源が必要になります。
料金 : 最高のパフォーマンスの CPU は高価になる可能性があります。これは、高いコンピューティング能力を必要とする一部のユーザーやアプリケーションにとって障壁となる可能性があります。
限られた並列処理 : マルチコア CPU は複数のタスクを同時に処理できますが、並列処理では GPU のような特殊なハードウェアほど効率的ではありません ( グラフィックスプロセッシングユニット )、多くのタスクを同時に処理できるように設計されています。

結論

CPUはコンピューターの頭脳です。プログラムからのすべての命令を運び、単純な計算から複雑なタスクまであらゆるものを処理します。 CPU がなければ、コンピューターはプログラムを実行したり、アクションを実行したりすることができません。愚かなマニッシュのようなUPUコンピューターなし。したがって、コンピュータの全体的な機能にとって、これはさまざまな重要性を持っています。

中央処理装置に関するよくある質問 – FAQ

CPUはマイクロプロセッサと同じですか?

CPU とマイクロプロセッサという用語は、頻繁に同じ意味で使用されますが、まったく同じではありません。すべての CPU はマイクロプロセッサですが、その逆は当てはまりません。

CPUの種類は何ですか?

CPU には主に次の 3 種類があります。

シングルコアCPU: これには、データの処理に使用される単一のコアがあります。これが最も古いCPUです。これにより、一度に 1 つのタスクが実行されます。

デュアルコアCPU： この CPU には 2 つのコアと 1 つの集積回路があります。

クアッドコアCPU: この CPU には 2 つのデュアルコアと 1 つの集積回路が搭載されています。

CPUは何でできていますか?

CPUはシリコンでできています。シリコンは半導体金属です。マザーボードとの接触を生み出すピンへの電気接続。 CPU は大量の熱を発生するため、上部には統合されたヒートスプレッダーも存在します。

CPUのさまざまな部分は何ですか?

CPU には 3 つの異なる部分があります。

算術論理演算装置 (ALU): T 算術論理演算ユニット (ALU) は算術論理演算を実行します。

コントロールユニット (CU): コントロールユニットは、メモリからデータを転送するために入出力デバイスと通信します。

メモリまたはストレージユニット: あらゆる種類の入力と出力がメモリユニットを通じて分散されます。