ハードウェア①

◎コンピュータを構成する要素

①ハードウェア⇒ディスプレイやキーボードなど物理的なもの

　1.入力装置【キーボードやマウス】

　　⇒データやプログラムを入力

　2.記憶装置【メモリやハードディスク】

　　⇒入力されたデータなどを保存

　3.制御装置【CPU】

　　⇒記憶装置からプログラムの命令を取り出して解釈し、他のハードウェアを制御

　4.演算装置【CPU】

　　⇒プログラムの命令に従い記憶装置から取り出したデータに対して演算。

　5.出力装置【ディスプレイやプリンタ】

　　⇒演算されたデータを表示、印刷

②ソフトウェア⇒コンピュータ内部で動作するプログラム

◎プログラム格納方式

・主記憶に格納されたプログラムをCPUが順に読み出しながら実行する方式

　>主記憶とは、CPUがデータを直接読み書きできるメモリーのこと。データの一時保管所。メインメモリー又は1次記憶。

◎CPU 

・計算を行う演算装置と、ほかの装置を動かす制御装置を1つに合わせたもの

◎レジスタ

・CPU内部の記憶装置。小容量で高速アクセス可能。命令やデータを一時的に格納し、高速処理を実現

 

◎CPUの命令実行サイクル

①命令のフェッチ

　⇒命令を主記憶から取り出し、CPUの命令レジスタに取り込む

②命令の解読

　⇒命令コードを解読（デコード）

③実効アドレス計算

　⇒命令対象となるオペランドの格納場所を計算して求める

　　>オペランドとは、処理対象となる値や変数などのデータのこと。

④オペランドの読み出し

　⇒主記憶の実効アドレスにアクセスしてオペランドを読み出す

⑤命令の実効

　⇒命令を実効し、必要に応じて結果データを主記憶に書き込む

 

◎アドレス指定方式

①即値アドレス指定方式

　⇒アドレス部に対象データが指定されている方式

②直接アドレス指定方式

　⇒アドレス部に、対象データが格納されたアドレスが指定されている方式

③関節アドレス指定方式

　⇒アドレス部の値が指定するアドレス番地に、対象データの格納アドレスが記憶されている方式

④指標アドレス指定方式

　⇒アドレス部の指標レジスタ番号の示す先にある値＋アドレス定数の値＝対象データが格納されたアドレスとなる方式

 

 ◎CPUの性能を評価する指標

①クロック周波数

　⇒1秒間に刻むクロック数。単位はHz（ヘルツ）

　　>クロックとは、処理の歩調をあわせるために用いる信号のこと。

②CPI

　⇒1命令あたりの実行に必要なクロック数

③MIPS（ミップス）

　⇒1秒間に実行できる命令数

　>計算方法

　　※わかんねーから後回し

 

◎コンピュータの数字の単位

・大きい単位

①k（キロ）：10の3乗

②M（メガ）：10の6乗

③G（ギガ）：10の9乗

④T（テラ）：10の12乗

・小さい単位

①m（ミリ）：10の‐3乗

②µ（マイクロ）：10の‐6乗

③n（ナノ）：10の‐9乗

④p（ピコ）：10の‐12乗

 

◎逐次制御方式

・主記憶にある命令を1つずつ順番に処理する方法

◎CPUの処理高速化方式

①パイプライン処理

　⇒命令をステージ単位に分けて、ずらしながら実行する

②スーパーパイプライン

　⇒パイプライン処理のステージを細分化し並行実行する

③スーパースカラ

　⇒複数のパイプライン処理を行う

 

◎CPUの内部構造

①RISC（リスク）

　⇒単純な命令を実行するCPU。命令実行時間が同じになるため、パイプライン処理で処理速度が上がる。

②CISC（シスク）

　⇒複雑な命令を実行するCPU。命令実行時間が異なり、パイプライン処理でも処理速度は上がらない。

 

◎マルチコアプロセッサ

・1つのパッケージにCPUの中核部分であるコアを複数搭載したCPU。消費電力を抑え、プロセッサ全体の処理機能を高めることが可能。