cpuについて、調べてみた件

CPU( シ ー ピ ー ユ ー 、 英 : Central Processing Unit) 、 中 央 処 理 装 置 ( ち ゅ う お う し ょ り そ う ち ) は 、 コ ン ピ ュ ー タ に お け る 中 心 的 な 処 理 装 置 ( プ ロ セ ッ サ ) 。 

「 CPU」 と 「 プ ロ セ ッ サ 」 と 「 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 」 と い う 語 は 、 ほ ぼ 同 義 語 と し て 使 わ れ る 場 合 も 多 い が 、 厳 密 に は 以 下 に 述 べ る よ う に 若 干 の 範 囲 の 違 い が あ る 。 大 規 模 集 積 回 路 ( LSI) の 発 達 に よ り 1個 な い し ご く 少 数 の チ ッ プ に 全 機 能 が 集 積 さ れ た マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ が 誕 生 す る 以 前 は 、 多 数 の ( 小 規 模 ) 集 積 回 路 ( さ ら に そ れ 以 前 は デ ィ ス ク リ ー ト ) か ら 成 る 巨 大 な 電 子 回 路 が プ ロ セ ッ サ で あ り 、 CPUで あ っ た 。 大 型 汎 用 機 を 指 す 「 メ イ ン フ レ ー ム 」 と い う 語 は 、 も と も と は 多 数 の 架 ( フ レ ー ム ) か ら 成 る 大 型 汎 用 機 シ ス テ ム に お い て CPUの 収 ま る 主 要 部 ( メ イ ン ) 、 と い う 所 か ら 来 て い る 。 ま た 、 パ ー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タ 全 体 を シ ス テ ム と し て 見 た 時 、 例 え ば 電 源 部 が 制 御 用 に 内 蔵 す る ワ ン チ ッ プ マ イ コ ン ( マ イ ク ロ コ ン ト ロ ー ラ ) は 、 シ ス テ ム 全 体 と し て 見 た 場 合 に は 「 CPU」 で は な い 。 

概 要 

CPUは 記 憶 装 置 上 に あ る プ ロ グ ラ ム と 呼 ば れ る 命 令 列 を 順 に 読 み 込 ん で 解 釈 ・ 実 行 す る こ と で 情 報 の 加 工 を 行 う 。 CPUは コ ン ピ ュ ー タ 内 で の 演 算 を 行 な う 中 心 で あ り 、 CPUは 通 常 は バ ス と 呼 ば れ る 信 号 線 を 介 し て 主 記 憶 装 置 や 入 出 力 回 路 に 接 続 さ れ 、 何 段 階 か の 入 出 力 回 路 を 介 し て 補 助 記 憶 装 置 や 表 示 装 置 、 通 信 装 置 な ど の 周 辺 機 器 が 接 続 さ れ 、 デ ー タ や プ ロ グ ラ ム な ど 情 報 の や り と り を 行 う 。 

こ の よ う な CPUを 用 い た プ ロ グ ラ ム に よ る コ ン ピ ュ ー タ の 逐 次 動 作 が ほ と ん ど の コ ン ピ ュ ー タ の 基 本 的 な 動 作 原 理 と な っ て い る 。 記 憶 装 置 上 に プ ロ グ ラ ム を 配 置 し て か ら 、 プ ロ グ ラ ム を 実 行 す る 方 式 を プ ロ グ ラ ム 内 蔵 方 式 と 言 う 。 

現 在 の CPUは 、 部 品 と し て は プ ロ セ ッ サ の 1種 で あ る 。 プ ロ セ ッ サ の 多 く は マ イ ク ロ チ ッ プ と し て 実 装 さ れ て お り 、 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ や MPU (Micro Processing Unit) と 呼 ば れ る 。 ま た 、 算 術 演 算 機 能 を 強 化 し 信 号 処 理 に 特 化 し た デ ジ タ ル シ グ ナ ル プ ロ セ ッ サ  (DSP) や 、 メ モ リ や 周 辺 回 路 を 搭 載 し 組 込 み 機 器 制 御 を 目 的 と し た マ イ ク ロ コ ン ト ロ ー ラ ( マ イ コ ン ) な ど の 展 開 種 も 登 場 し て い る 。 

専 用 の 電 子 回 路 に 比 べ る と 実 行 速 度 は 遅 い が 、 プ ロ グ ラ ム を 変 え る だ け で 多 様 な 処 理 が 行 え る こ と か ら 、 非 常 に 多 岐 に わ た る 用 途 に 使 用 で き 、 専 用 回 路 に 比 べ 設 計 、 修 正 が 容 易 で あ る 。 こ の た め 、 CPUは お よ そ あ ら ゆ る シ ス テ ム に 内 蔵 さ れ 、 現 代 の 産 業 や 生 活 の 屋 台 骨 を 支 え る 存 在 に ま で 普 及 し て い る 。 現 在 最 も 普 及 し て い る CPUア ー キ テ ク チ ャ と し て ARMア ー キ テ ク チ ャ が 挙 げ ら れ る 。 ARMア ー キ テ ク チ ャ は 1991年 か ら 数 え 2008年 初 頭 に 出 荷 個 数 が 100億 個 を 超 え る な ど 、 家 電 製 品 か ら 工 業 製 品 、 携 帯 機 器 な ど に 至 る 多 く の シ ス テ ム に 組 み 込 ま れ 、 機 器 制 御 を 司 っ て い る 。 ま た 、 PCな ど 、 現 在 の 汎 用 コ ン ピ ュ ー タ 製 品 に お け る 多 く の シ ス テ ム の メ イ ン CPUに x86ア ー キ テ ク チ ャ が 用 い ら れ て お り 、 イ ン テ ル の x86系 CPU出 荷 数 は 1978年 6月 9日 の 8086発 売 か ら 2003年 ま で の 25年 で 10億 個 を 越 え た 。 

CPUの 構 造 は 1949年 に 世 界 最 初 の ス ト ア ー ド プ ロ グ ラ ム 方 式 コ ン ピ ュ ー タ で あ る EDSACが 発 表 さ れ た 時 点 で 、 す で に 基 本 的 原 理 が 確 立 し て い る 。 CPUの 発 達 は 、 プ ロ セ ス 技 術 の 微 細 化 に よ る 高 速 化 、 パ イ プ ラ イ ン 並 列 化 ( 命 令 パ イ プ ラ イ ン 、 演 算 パ イ プ ラ イ ン ) 、 命 令 並 列 化 ( ス ー パ ー ス ケ ー ラ 、 VLIW) 、 デ ー タ 並 列 化 ( SIMD演 算 ) 、 CPUコ ア 並 列 化 、 ス レ ッ ド 並 列 化 ( 同 時 マ ル チ ス レ ッ デ ィ ン グ ) な ど に 支 え ら れ て い る 。 

構 造 と 動 作 

構 造 

CPUは 、 全 体 を 制 御 す る 制 御 装 置 、 演 算 装 置 、 デ ー タ を 一 時 記 憶 す る レ ジ ス タ 、 メ モ リ な ど の 記 憶 装 置 と の イ ン タ フ ェ ー ス 、 周 辺 機 器 と の 入 出 力 装 置 と の イ ン タ フ ェ ー ス 、 な ど か ら 構 成 さ れ る 。 

そ の 他  浮 動 小 数 点 演 算 を 行 う FPU( 浮 動 小 数 点 演 算 ユ ニ ッ ト ) 、 レ ジ ス タ よ り 多 く の 情 報 を 一 時 記 憶 す る キ ャ ッ シ ュ メ モ リ 、 DMAコ ン ト ロ ー ラ 、 タ イ マ ー 、 シ リ ア ル イ ン タ ー フ ェ ー ス な ど の 機 能 を CPUと 同 一 IC内 に も つ も の も あ る 。 ま た 、 メ モ リ か ら 読 み 込 ん だ 命 令 語 を 内 部 的 な オ ペ レ ー シ ョ ン に 置 き 換 え る 変 換 部 を 持 つ も の も あ る 。 

ク ロ ッ ク 同 期 型 の CPUは 、 ク ロ ッ ク 信 号 に よ っ て 規 則 正 し い タ イ ミ ン グ で 各 部 の 動 作 を 統 制 さ れ て い る 。  同 じ CPUで あ れ ば ク ロ ッ ク 周 波 数 が 高 い 方 が 高 速 に 動 作 し 、 一 定 時 間 に 多 く の こ と を 処 理 で き る 。  1ク ロ ッ ク で 処 理 で き る 内 容 は CPUの 設 計 に よ り 異 な り 、 複 数 ク ロ ッ ク で 1つ の 機 械 語 命 令 を 実 行 す る も の か ら 、 1ク ロ ッ ク で 複 数 の 命 令 を 同 時 に 実 行 で き る も の ま で あ る 。 ク ロ ッ ク 周 波 数 が 1GHzの CPUは 、 基 本 回 路 が 1秒 間 に 10億 回 の 動 作 を す る 。 

多 く の CPUで は 、 大 ま か に 言 っ て 制 御 装 置 が 命 令 の 解 釈 と プ ロ グ ラ ム の 制 御 の 流 れ を 制 御 し 、 演 算 装 置 が 演 算 を 実 行 す る 。 

高 性 能 な CPUや 、 非 ノ イ マ ン 型 の CPUや 、 画 像 処 理 向 け の CPUは 、 同 時 に 複 数 の 命 令 を 実 行 で き る よ う に 複 数 の 実 行 部 を 同 一 IC内 に 持 っ て い る も の が あ る 。 

動 作 

ノ イ マ ン 型 CPUの 基 本 的 な 動 作 は 、 そ の 実 装 に 関 わ ら ず プ ロ グ ラ ム と 呼 ば れ る 命 令 列 を 順 番 に 実 行 す る こ と で あ る 。 

プ ロ グ ラ ム は 数 値 列 と し て 何 ら か の メ モ リ に 格 納 さ れ て い る 。 CPUで は 、 フ ェ ッ チ 、 デ コ ー ド 、 実 行 と い う 3つ の ス テ ッ プ が ほ ぼ 必 ず 存 在 す る 。 

最 初 の 段 階 で あ る フ ェ ッ チ と は 、 実 行 す べ き 命 令 ( あ る 数 値 ま た は 数 値 の 並 び ) を プ ロ グ ラ ム の 置 か れ た メ モ リ か ら 取 り 出 す こ と で あ る 。 メ モ リ 上 の 実 行 す べ き 命 令 の 位 置 は プ ロ グ ラ ム カ ウ ン タ で 指 定 さ れ る 。 プ ロ グ ラ ム カ ウ ン タ は CPUが 現 在 見 て い る プ ロ グ ラ ム 上 の 位 置 を 示 し て い る と も 言 え る 。 命 令 フ ェ ッ チ に 使 用 さ れ る と 、 プ ロ グ ラ ム カ ウ ン タ は フ ェ ッ チ し た ぶ ん だ け 増 加 さ せ ら れ る 。 

CPUが メ モ リ か ら フ ェ ッ チ し た 命 令 に よ っ て CPUの 次 に す べ き こ と が 決 定 さ れ る 。 デ コ ー ド で は 、 命 令 を CPUに と っ て 意 味 の あ る 形 式 に 分 割 す る 。 命 令 を 表 す 数 値 を ど う 分 割 す る か は 、 予 め そ の CPUの 命 令 セ ッ ト で 決 定 さ れ る 。 命 令 の 一 部 の 数 値 は 命 令 コ ー ド と 呼 ば れ 、 実 行 す べ き 処 理 を 指 定 す る 。 そ の 他 の 部 分 は オ ペ ラ ン ド と 呼 ば れ 、 そ の 命 令 で 使 用 す る 情 報 を 示 し て い る 。 た と え ば 加 算 命 令 の オ ペ ラ ン ド は 加 算 す べ き 数 値 を 示 し て い る 。 オ ペ ラ ン ド に は 数 値 そ の も の が 書 か れ て い た り 、 数 値 の あ る 場 所 ( メ モ リ の ア ド レ ス か レ ジ ス タ の 番 号 ) が 書 か れ て い る 。 古 い 設 計 で は 、 デ コ ー ダ ( デ コ ー ド を 行 う 部 分 ) は 変 更 不 可 能 な ハ ー ド ウ ェ ア 部 品 だ っ た 。 し か し 、 よ り 複 雑 で 抽 象 的 な CPUや 命 令 セ ッ ト で は マ イ ク ロ プ ロ グ ラ ム 方 式 が し ば し ば 使 わ れ 、 命 令 を 様 々 な 信 号 に 変 換 す る の を 助 け て い る 。 こ の マ イ ク ロ プ ロ グ ラ ム は 書 き 換 え 可 能 な 場 合 が あ り 、 製 造 後 で も 命 令 デ コ ー ド 方 法 を 変 更 す る こ と が で き る 。 

フ ェ ッ チ と デ コ ー ド の 次 は 、 実 行 ス テ ッ プ が 行 わ れ る 。 こ の ス テ ッ プ で は 、 CPUの 多 く の 部 分 が 接 続 さ れ ( た と え ば マ ル チ プ レ ク サ を 切 り 替 え る な ど し て ) 指 定 さ れ た 操 作 を 実 行 す る 。 た と え ば 、 加 算 を 要 求 さ れ て い る 場 合 、 加 算 器 が 所 定 の 入 力 と 接 続 さ れ 、 出 力 と 接 続 さ れ る 。 入 力 は 加 算 す べ き 数 値 を 提 供 し 、 出 力 に は 加 算 結 果 が 格 納 さ れ る 。 加 算 結 果 が 大 き す ぎ て そ の CPUに 扱 え な い 場 合 、 算 術 オ ー バ ー フ ロ ー フ ラ グ を フ ラ グ レ ジ ス タ ( ス テ ー タ ス レ ジ ス タ ) に セ ッ ト す る ( RISCで は フ ラ グ レ ジ ス タ が 存 在 し な い 場 合 も あ る ) 。 入 力 や 出 力 に は い ろ い ろ な も の が 使 用 さ れ る 。 演 算 結 果 が 一 時 的 か あ る い は す ぐ に 利 用 さ れ る 場 合 に は レ ジ ス タ と 呼 ば れ る 高 速 で 小 さ な メ モ リ 領 域 に 格 納 さ れ る 。 メ モ リ も 入 力 や 出 力 に 使 わ れ る 。 レ ジ ス タ 以 外 の メ モ リ は 低 速 だ が 、 コ ス ト 的 に は 一 般 的 な メ モ リ の 方 が 安 価 で あ り 大 量 の デ ー タ を 格 納 で き る た め 、 コ ン ピ ュ ー タ に は 必 須 で あ る 。 

い く つ か の 命 令 は プ ロ グ ラ ム カ ウ ン タ を 操 作 す る 。 そ れ ら は 一 般 に ジ ャ ン プ 命 令 と 呼 ば れ 、 ル ー プ を 構 成 し た り 、 条 件 分 岐 を し た り 、 サ ブ ル ー チ ン を 実 現 す る の に 使 わ れ る 。 ま た 、 多 く の 命 令 は フ ラ グ レ ジ ス タ を 変 化 さ せ る 。 そ れ ら の フ ラ グ は プ ロ グ ラ ム の 動 作 に 影 響 を 与 え る 。 た と え ば 比 較 命 令 は 二 つ の 値 を 比 較 し て フ ラ グ レ ジ ス タ に そ の 大 小 を 示 す 値 を セ ッ ト す る 。 そ し て 、 そ の 値 を 使 用 し て そ の 後 の 処 理 の 流 れ を 決 定 す る の で あ る 。 

命 令 を 実 行 後 、 同 じ 流 れ が 繰 り 返 さ れ て 次 の 命 令 を プ ロ グ ラ ム カ ウ ン タ に し た が っ て フ ェ ッ チ す る 。 も っ と 複 雑 な CPUで は 、 複 数 の 命 令 を フ ェ ッ チ し 、 デ コ ー ド し 、 同 時 に 実 行 す る こ と も で き る 。 し か し 、 基 本 的 に ど ん な CPUで も や っ て い る こ と は こ こ で 説 明 し た 流 れ と 同 じ で あ る 。 

歴 史 

現 代 の CPUの よ う な 装 置 が 出 て く る 以 前 、 ENIACの よ う な 計 算 機 は 、 実 行 す る 処 理 の 内 容 を 変 え る 度 に 物 理 的 に 配 線 を 変 更 し て い た 。 こ の よ う な 機 械 で は 、 プ ロ グ ラ ム を 変 更 す る た め に 物 理 的 に 再 構 成 す る 必 要 が あ る ( た と え ば ENIACな ど で は パ ッ チ パ ネ ル が 使 わ れ た ) こ と か ら 「 プ ロ グ ラ ム 固 定 計 算 機 」 と 呼 ば れ る こ と が あ る ( な お 、 ENIACは 非 常 に 限 ら れ た 機 能 と 性 能 に な る が 、 あ る 程 度 は プ ロ グ ラ ム 内 蔵 方 式 的 な 動 作 も で き た ) 。 

CPUは 、 一 般 に ソ フ ト ウ ェ ア ( プ ロ グ ラ ム ) を 実 行 す る 装 置 と し て 定 義 さ れ る た め 、 CPUと 呼 べ る 最 初 の 装 置 は プ ロ グ ラ ム 内 蔵 方 式 の コ ン ピ ュ ー タ か ら で あ る 。 プ ロ グ ラ ム 内 蔵 方 式 の 考 え 方 は 、 ENIACの 設 計 時 に す で に 存 在 し て い た が 、 マ シ ン の 完 成 を 早 期 に 可 能 と す る た め 、 ENIACの 初 期 段 階 で 採 用 さ れ な か っ た 。 ENIACが 完 成 す る 以 前 の 1945年 6月 30日 、 数 学 者 の ジ ョ ン ・ フ ォ ン ・ ノ イ マ ン の 名 で 、 First Draft of a Report on the EDVAC と い う 報 告 書 が 公 開 ・ 配 布 さ れ た 。 こ の 中 で 、 プ ロ グ ラ ム 内 蔵 方 式 の コ ン ピ ュ ー タ の 設 計 に つ い て 概 説 さ れ て い る ( ア イ デ ィ ア の 元 は ENIACの プ ロ ジ ェ ク ト 中 に 検 討 さ れ た も の で 、 ノ イ マ ン は 助 言 役 と し て 加 わ り 、 報 告 書 の 執 筆 者 は ノ イ マ ン で あ る 。 報 告 書 の 著 者 が ノ イ マ ン だ け と さ れ た こ と や ア イ デ ィ ア を 誰 の 功 績 と み る か に つ い て は 諸 説 あ る ) 。 こ の 報 告 書 は EDSACな ど に 影 響 を 与 え た 。 EDVACは 1949年 8月 に 一 応 の 完 成 を 見 、 ア バ デ ィ ー ン に 移 さ れ た ( モ ー ク リ ー と エ ッ カ ー ト の 離 脱 ( 理 由 に つ い て は 諸 説 ) な ど が あ り ご た つ い た 。 運 用 に 入 っ た の は 1951年 ) 。 EDVACは 様 々 な 命 令 の 集 ま り を 実 行 す る よ う 設 計 さ れ て い た 。 命 令 を 組 み 合 わ せ る こ と で 実 用 的 な プ ロ グ ラ ム を 構 成 し 、 EDVACで 動 作 さ せ る こ と が で き た の で あ る 。 殊 に EDVACで は プ ロ グ ラ ム は 高 速 な メ モ リ に 格 納 さ れ て お り 、 物 理 的 に 配 線 を 変 更 す る こ と で 指 定 さ れ る も の で は な い 点 が 重 要 で あ る 。 ノ イ マ ン 型 の 設 計 で は 、 EDVACで 動 作 さ せ る プ ロ グ ラ ム を 変 更 す る に は メ モ リ を 書 き 換 え れ ば よ か っ た の で あ る ( ノ イ マ ン 型 は プ ロ グ ラ ム 内 蔵 だ け で な く 、 プ ロ グ ラ ム が デ ー タ と し て 書 き 換 え 可 能 で あ る 点 ま で 含 む 点 に 注 意 ) 。 

結 果 と し て ノ イ マ ン 型 で 先 に 完 成 し た の は 、 EDSAC(1949年 )や Manchester Mark Iの 試 作 機  Baby (1948年 )で あ る 。 EDVACは 先 に 設 計 が 始 ま っ て い る が 、 設 計 者 間 の ご た ご た が あ っ て 完 成 が 遅 れ た 。 ま た 、 ア イ デ ア レ ベ ル で は Zuse Z3を 1941年 に 開 発 し て い る コ ン ラ ッ ド ・ ツ ー ゼ も そ れ 以 前 に プ ロ グ ラ ム 内 蔵 方 式 ( 書 き 換 え で な い 点 に 注 意 ) を 考 案 し て い た ( 1936年 に 特 許 申 請 し て い る が 、 ア メ リ カ に 出 願 し た 際 に チ ャ ー ル ズ ・ バ ベ ッ ジ の 解 析 機 関 と の 類 似 を 指 摘 さ れ 、 特 許 は 成 立 し て い な い 。 ツ ー ゼ は こ の と き ま で バ ベ ッ ジ の 業 績 を 知 ら な か っ た と 思 わ れ る 。 な お Z3は 1998年 に チ ュ ー リ ン グ 完 全 で あ っ た こ と が 示 さ れ て い る ) 。 デ ー タ と プ ロ グ ラ ム を 同 じ 記 憶 装 置 に 格 納 す る か ど う か と い う 点 が 異 な る 方 式 と し て 、 ハ ー バ ー ド ・ ア ー キ テ ク チ ャ が あ る 。 こ れ は EDVAC以 前 に 完 成 し た Harvard Mark Iに 由 来 す る 。 同 機 で は さ ん 孔 テ ー プ に プ ロ グ ラ ム を 格 納 し た 。 ノ イ マ ン 型 と ハ ー バ ー ド 型 の 大 き な 違 い は 、 後 者 が 命 令 と デ ー タ の 格 納 場 所 と 扱 い を 完 全 に 分 離 し て い る こ と で あ り 、 前 者 は ど ち ら も 同 じ 記 憶 領 域 に 格 納 す る 。 汎 用 CPUは 基 本 的 に ノ イ マ ン 型 で あ る が 、 ハ ー バ ー ド ・ ア ー キ テ ク チ ャ も 部 分 的 に 採 用 さ れ て い る ( キ ャ ッ シ ュ メ モ リ な ど ) 。 

デ ジ タ ル 機 器 と し て の CPUは 、 状 態 を 変 更 し た り 表 現 し た り す る た め に 、 何 ら か の ス イ ッ チ を 必 要 と す る 。 電 気 機 械 式 か ら 電 子 式 へ の 移 行 期 に は 、 リ レ ー や 真 空 管 が ス イ ッ チ と し て 使 わ れ た 。 こ れ ら は 、 従 来 の 完 全 な 機 械 式 よ り も 高 速 に ス イ ッ チ を 切 り 替 え ら れ た が 、 チ ャ タ リ ン グ を は じ め 、 コ イ ル ( イ ン ダ ク タ ) に よ っ て 発 生 す る 高 電 圧 な ど の 問 題 が あ っ た 。 一 方 、 真 空 管 は チ ャ タ リ ン グ は 起 こ さ な い が 、 機 能 す る に は 熱 が 必 要 で あ り 、 劣 化 に よ り 動 作 中 に カ ソ ー ド の 電 子 放 射 能 力 が 減 退 ( エ ミ ッ シ ョ ン 減 退 ) し て 動 作 不 能 に な っ て し ま う 。 真 空 管 が 劣 化 ・ 故 障 し た ら 、 故 障 し た 部 位 を 特 定 し て 交 換 し な け れ ば な ら な い 。 し た が っ て 、 初 期 の 電 子 計 算 機 は 高 速 化 は 実 現 し た も の の 、 電 気 機 械 式 計 算 機 よ り も 信 頼 性 が 低 か っ た 。 EDVACの よ う な 真 空 管 計 算 機 は 故 障 と 故 障 の 間 の 平 均 時 間 ( MTBF = Mean Time Between Failure) は 約  8 時 間 で あ っ た が 、 Harvard Mark Iの よ う な リ レ ー 式 計 算 機 は ほ と ん ど 故 障 し な か っ た 。 し か し 、 信 頼 性 よ り も 性 能 が 重 視 さ れ 、 真 空 管 式 計 算 機 が 主 流 と な っ て い っ た 。 当 時 の 同 期 式 CPUの ク ロ ッ ク 周 波 数 は 現 在 の CPUに 比 較 す る と 非 常 に 遅 く 、 100kHz?4MHz程 度 で あ っ た 。 こ れ は 、 当 時 の 論 理 素 子 ( 真 空 管 ) の ス イ ッ チ ン グ 速 度 に よ っ て 限 界 が 定 め ら れ て い た の で あ る 。 

半 導 体 化 

CPUの 設 計 と 複 雑 さ の 進 化 は 、 さ ら に 小 型 で 信 頼 性 の 高 い 電 子 部 品 を 使 う こ と で 達 成 さ れ た 。 そ の 最 初 の 進 化 は 、 新 た に 発 明 さ れ 急 激 に 性 能 の 向 上 し た ト ラ ン ジ ス タ の 利 用 で あ る 。 こ れ に よ っ て 、 1950年 代 か ら 1960年 代 に は 、 か さ ば っ て 信 頼 性 の 低 い 真 空 管 や リ レ ー は 使 わ れ な く な り 、 ト ラ ン ジ ス タ 製 CPUが 主 流 と な っ た 。 こ の 改 善 に よ っ て さ ら に 複 雑 で 信 頼 性 の あ る CPUを 一 枚 か ら 数 枚 の プ リ ン ト 基 板 で 構 成 で き る よ う に な っ た の で あ る 。 

1964年 、 IBMが 発 表 し た System/360ア ー キ テ ク チ ャ は 、 い ろ い ろ な 性 能 と 大 き さ の コ ン ピ ュ ー タ と し て 実 装 さ れ 、 そ れ ら の シ リ ー ズ で は プ ロ グ ラ ム を 変 更 す る こ と な く 動 作 さ せ る こ と が で き た 。 当 時 、 た と え 同 じ メ ー カ ー で あ っ て も 、 サ イ ズ の 違 う コ ン ピ ュ ー タ は 互 換 性 が な い の が 普 通 だ っ た の で あ る 。 こ の 改 善 を 成 し 遂 げ る た め 、 IBMは マ イ ク ロ プ ロ グ ラ ム 方 式 を 採 用 し た 。 こ れ は 現 在 の CPUで も 広 く 使 わ れ て い る 手 法 で あ る 。 System/360は 大 変 な 成 功 を 収 め 、 そ の 後 数 十 年 間 メ イ ン フ レ ー ム 市 場 を 支 配 し 続 け 、 現 在 の z/Architectureに 至 っ て い る 。 

同 じ 1964年 、 DECも 、 「 PDP-8」 と い う 後 世 に 影 響 を 与 え た ミ ニ コ ン ピ ュ ー タ を 、 科 学 分 野 や 研 究 分 野 に 向 け て リ リ ー ス し た 。 DECは 、 後 に さ ら に 広 く 使 わ れ る こ と と な る 「 PDP-11シ リ ー ズ 」 を 発 表 し た が 、 こ の シ リ ー ズ は 、 後 に 集 積 回 路 ( IC) が 使 え る よ う に な る と 、 そ れ を 使 っ た バ ー ジ ョ ン も 製 造 さ れ て い る 。 ト ラ ン ジ ス タ を 使 っ た CPUで は 、 新 た な 設 計 上 の 工 夫 を す る 余 裕 が 生 じ 、 SIMDや ベ ク ト ル 計 算 機 と 呼 ば れ る も の が 出 現 し た 。 そ の よ う な 初 期 の 実 験 的 設 計 は 、 後 に ク レ イ 社 の 製 造 し た ス ー パ ー コ ン ピ ュ ー タ の ベ ー ス と な っ て い る 。 

ト ラ ン ジ ス タ を 使 っ た コ ン ピ ュ ー タ は 、 そ れ 以 前 の も の と 比 較 し て い く つ か の 明 確 な 利 点 が あ っ た 。 信 頼 性 向 上 と 消 費 電 力 低 下 は も ち ろ ん 、 ト ラ ン ジ ス タ に よ る ス イ ッ チ は 切 り 替 え 時 間 が 劇 的 に 短 縮 さ れ た た め 、 CPUが 高 速 化 さ れ た の で あ る 。 ト ラ ン ジ ス タ に よ る コ ン ピ ュ ー タ で は 動 作 周 波 数 は 数 十 MHzま で 高 速 化 さ れ た 。 

マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 

1970年 代 中 頃 に 登 場 し た マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ に よ り 、 CPUな ど に 使 わ れ る プ ロ セ ッ サ は 1チ ッ プ の 大 規 模 集 積 回 路 ( LSI IC) に 集 積 さ れ る よ う に な っ た 。 当 初 は 当 時 の 微 細 化 の 限 界 か ら 4ビ ッ ト や 8ビ ッ ト の プ ロ セ ッ サ で あ っ た が 、 1980年 代 に は 16ビ ッ ト や 32ビ ッ ト で 、 そ れ に 加 え プ ロ セ ス 保 護 な ど メ イ ン フ レ ー ム に 追 い つ く よ う な 機 能 を 持 つ も の や 、 周 辺 機 能 や メ モ リ 等 を 集 積 し た 、 い わ ゆ る ワ ン チ ッ プ マ イ コ ン な ど も 多 数 現 れ た 。 も う ひ と つ の 特 色 は MOS( 特 に 1980年 代 後 半 か ら は 、 CMOS) で あ る こ と で あ る 。 原 理 上 、 消 費 電 力 は 抑 え ら れ る が 、 当 初 は 遅 か っ た こ と か ら 、 電 卓 な ど 消 費 電 力 が 重 要 で 速 度 が 重 要 で な い 分 野 か ら 広 ま っ た が 、 微 細 化 が 進 め ば 進 む ほ ど 静 電 容 量 が 減 り 高 速 化 で き る と い う 特 長 が あ り ( デ ナ ー ド 則 ) 、 動 作 周 波 数 は 当 初 の 1MHz程 度 か ら 、 2010年 代 に は 数 GHzま で 上 が っ て い る 。 微 細 化 は 、 よ り 多 く の ゲ ー ト を 載 せ る こ と が で き る 、 と い う こ と で も あ り 、 よ り 複 雑 で 高 性 能 な プ ロ セ ッ サ が 作 ら れ る よ う に も な っ た ( た だ し 近 年 は 、 性 能 向 上 以 上 に 複 雑 化 が 進 む 傾 向 で あ る ( ポ ラ ッ ク の 法 則 ) ) 。 微 細 化 に よ る 集 積 度 の 向 上 の 傾 向 は ム ー ア の 法 則 に よ り 定 性 的 に モ デ ル 化 さ れ て い る 。 

複 雑 さ 、 大 き さ 、 構 造 、 一 般 的 な 形 状 は こ の 60年 間 で 劇 的 に 変 化 し た が 、 高 性 能 化 の 基 本 的 な コ ン セ プ ト は 、 だ い た い 1960年 代 に 初 め て 現 れ た 、 と い う も の が 多 い 。 た と え ば 、 ア ウ ト ・ オ ブ ・ オ ー ダ ー 実 行 の 方 式 で あ る scoreboardingも Tomasuloの ア ル ゴ リ ズ ム も 、 最 初 に 考 案 さ れ た の は 1960年 代 で あ る 。 

設 計 と 実 装 

ビ ッ ト 幅 

21世 紀 現 在 の コ ン ピ ュ ー タ は 、 ほ ぼ 全 て が 「 二 値 論 理 」 方 式 で あ り 、 そ の う ち の 全 て で は な い が か な り 多 く が 、 二 値 論 理 に 数 の 表 現 法 と し て 二 進 法 を マ ッ ピ ン グ し て 演 算 な ど を 行 っ て い る が 、 メ イ ン フ レ ー ム や 、 電 卓 用 に 特 別 に 設 計 さ れ た マ イ コ ン な ど に は 、 広 義 の 二 進 化 十 進 表 現 に 含 ま れ る よ う な 方 式 で ハ ー ド ウ ェ ア に よ っ て 直 接 に 十 進 の 計 算 を 行 う 機 能 が 強 化 さ れ て い る も の も あ る 。 1ビ ッ ト が 二 進 法 の 1桁 で あ る 。 ビ ッ ト 数 を 「 ビ ッ ト 幅 」 な ど と も 呼 ぶ 。 

例 え ば 、 「 ビ ッ ト 幅 」 や 「 デ ー タ バ ス 幅 」 が 8ビ ッ ト で あ る た め 8ビ ッ ト CPUと 呼 ば れ る CPUで は 、 主 な レ ジ ス タ 等 の 幅 、 あ る い は 、 デ ー タ バ ス の 幅 が 8ビ ッ ト で あ る 。 8ビ ッ ト で は 、 非 負 整 数 で あ れ ば 二 進 法 8桁 で 表 せ る 範 囲 で あ る 「 2の 8乗  ? 1」 ま で 、 つ ま り [ 0 ? 255] の 範 囲 の 整 数 が 表 現 で き る 。 ま た 「 ア ド レ ス 幅 」 は CPUが 直 接 に メ モ リ を 指 し 示 す ( ア ド レ ッ シ ン グ す る ) 範 囲 を 制 限 す る 。 例 え ば 、 ア ド レ ス 幅 が 32ビ ッ ト の CPUで は 、 そ の CPUが 直 接 指 定 で き る ア ド レ ス の 範 囲 は 、 2の 32乗 、 つ ま り 4,294,967,296個 の 異 な る 位 置 に な る 。 System/360以 降 の 多 く の 命 令 セ ッ ト ア ー キ テ ク チ ャ ( ISA) で は 1バ イ ト が ア ド レ ス 付 け の 単 位 で あ る た め ( バ イ ト ア ド レ ッ シ ン グ ) 、 4ギ ビ バ イ ト の メ モ リ に 、 直 接 ア ク セ ス で き る 、 と い う こ と に な る 。 

こ れ ら は CPUの デ ー タ 幅 や ア ド レ ス 幅 に よ る 単 純 な 分 類 方 法 で あ り 、 実 際 の CPUで は デ ー タ 信 号 線 や ア ド レ ス 指 定 方 法 に 工 夫 す る こ と で 、 外 部 的 に 少 な い デ ー タ バ ス 幅 や 内 部 的 に 少 な い ア ド レ ス 幅 で も 効 率 的 に メ モ リ ・ ア ク セ ス で き る よ う に し て い る も の が あ る た め 、 こ う い っ た 分 類 は 多 少 複 雑 に な っ て い る 。 

CPUを 表 現 す る 場 合 の ビ ッ ト 数 の 意 味 は 以 下 の 通 り で あ る 。 

  • ア ド レ ス 幅 ( 内 部 の ア ド レ ス レ ジ ス タ 幅 、 外 部 ア ド レ ス バ ス 幅 ) 
  • デ ー タ バ ス 幅 ( 内 部 デ ー タ 幅 、 外 部 デ ー タ バ ス 幅 ) 
  • 内 部 演 算 幅 ( = 演 算 装 置 の 幅 と 整 数 レ ジ ス タ 幅 ) 
  • 命 令 語 長 
  • 1990年 代 以 降 は 4ビ ッ ト か ら 64ビ ッ ト ま で 多 様 な ビ ッ ト 幅 の CPUが 製 品 化 さ れ て い る 。 高 ビ ッ ト 幅 の CPUは 機 能 や 性 能 が 高 い 反 面 、 高 集 積 化 や 回 路 の 複 雑 度 か ら 高 価 格 で 消 費 電 力 も 大 き く 、 低 ビ ッ ト 幅 の CPUは 機 能 や 性 能 が 制 限 さ れ る 代 わ り に 安 価 で 低 消 費 電 力 で あ る な ど 特 徴 が あ り 、 状 況 に 応 じ て 使 い 分 け ら れ て い る 。 

    1990年 代 後 半 か ら 21世 紀 に 入 っ て 、 パ ソ コ ン 用 CPUで 一 般 化 し た ( メ イ ン フ レ ー ム で は も っ と ず っ と 前 か ら 一 般 的 だ っ た が ) 、 い く ぶ ん 新 た な CPU高 速 化 技 術 に つ い て は マ ル チ コ ア や VLIW、 ス ー パ ー ス ケ ー ラ な ど が あ る 。 

    CPUの ビ ッ ト 数 に よ る 用 途 の 例 を 示 す 。 

    上 記 の 分 類 に 当 て は ま ら な い も の と し て 、 過 去 に は 、 互 い に 結 合 し 自 由 に ビ ッ ト 長 を 増 や す 事 が で き る 方 式 の CPUが あ り 、 こ れ は ビ ッ ト ス ラ イ ス プ ロ セ ッ サ と 呼 ば れ た 。 代 表 的 な 製 品 に AMDの AM2900シ リ ー ズ な ど が 挙 げ ら れ る 。 AM2901は 、 ス イ ス 連 邦 工 科 大 学 の Lilithワ ー ク ス テ ー シ ョ ン 等 に 使 用 さ れ て い た 。 ま た デ ー タ を バ イ ト 単 位 で 扱 う CPU( バ イ ト マ シ ン ) の 他 、 ワ ー ド 単 位 で 扱 う CPU( ワ ー ド マ シ ン ) も あ る ( 日 本 電 気 の ACOS-6な ど ) 。 

    低 消 費 電 力 化 

    最 も 基 本 的 な CPUの 低 消 費 電 力 化 技 術 は 低 電 圧 化 で あ っ た 。 ロ ジ ッ ク 動 作 の 信 号 線 の 電 圧 を 低 電 圧 化 す る こ と は 、 低 消 費 電 力 化 に つ な が る と 同 時 に 信 号 を “Hi”と “Low”の 間 で 高 速 に 変 更 で き る た め 動 作 速 度 の 向 上 に も 寄 与 し た 。 

    当 初 は リ レ ー の よ う な 数 十 ボ ル ト の 動 作 電 圧 だ っ た が 、 1980年 代 に は 5Vが デ ジ タ ル コ ン ピ ュ ー タ の 標 準 的 な 動 作 電 圧 と な り 、 1990年 代 に は 内 部 回 路 が 3V程 度 の 低 電 圧 化 を 取 り 入 れ は じ め 、 外 部 と の 信 号 線 で も 同 様 の 低 電 圧 化 が 行 な わ れ る 頃 に は 、 CPUの 内 部 で は さ ら に 低 い 電 圧 が 採 用 さ れ る よ う に な っ た 。 2009年 現 在 で は 内 部 的 に は 1V未 満 ま で 低 電 圧 化 が 進 め ら れ て お り 、 ノ イ ズ 耐 性 を 考 慮 す れ ば ほ ぼ 限 界 で あ る と 考 え ら れ て い る 。 

    ほ と ん ど の CPU( も っ と 言 え ば ほ と ん ど の 順 序 回 路 ) は 同 期 式 で あ る 。 つ ま り 、 CPUは 同 期 信 号 に し た が っ て 動 作 す る よ う 設 計 さ れ て い る 。 こ の 信 号 は 「 ク ロ ッ ク 信 号 」 と し て 知 ら れ て い て 、 一 定 周 期 の 矩 形 波 の 形 で あ る こ と が 多 い 。 電 気 信 号 の 伝 播 速 度 か ら CPU内 の 信 号 経 路 の 長 さ を 考 慮 し て ク ロ ッ ク 信 号 の 周 波 数 が 決 定 さ れ る 。 こ の 周 波 数 は 信 号 伝 播 の 最 悪 ケ ー ス を 考 慮 し て 決 め な け れ ば な ら な い 。 最 悪 ケ ー ス を 考 慮 し て 周 波 数 を 決 定 す れ ば 、 CPU全 体 が 波 形 の エ ッ ジ 部 分 で 動 作 す る よ う 設 計 で き 、 CPUの 設 計 を 簡 略 化 で き る と 同 時 に ト ラ ン ジ ス タ 数 も 減 ら す こ と が で き る 。 し か し 、 こ の 設 計 手 法 の 欠 点 と し て CPU全 体 が 最 も 遅 い 部 分 を 待 つ よ う に 設 計 し な け れ ば な ら ず 、 全 体 の 高 速 化 が そ の 遅 い 部 分 に よ っ て 制 限 さ れ る 。 こ の 制 限 に 対 処 す る た め に 命 令 パ イ プ ラ イ ン や ス ー パ ー ス ケ ー ラ と い っ た 手 法 が 採 ら れ て き た 。 

    パ イ プ ラ イ ン だ け で は 同 期 式 CPUの 問 題 を 全 て 解 決 す る こ と は で き な い 。 た と え ば 、 ク ロ ッ ク 信 号 は 他 の 電 気 信 号 の 遅 延 に 影 響 さ れ る 。 ク ロ ッ ク 周 波 数 が 高 く な り 、 さ ら に 複 雑 な CPUを 動 作 さ せ よ う と し た と き 、 全 回 路 を 同 期 さ せ る の が 困 難 に な っ て き た 。 こ の た め 、 新 た な 高 性 能 CPUで は 1つ の ク ロ ッ ク 信 号 で CPU全 体 を 同 期 す る の で は な く 、 い く つ か の ク ロ ッ ク 信 号 で 各 部 分 を 個 別 に 同 期 さ せ る よ う に し て い る 。 ま た 、 ク ロ ッ ク 周 波 数 が 高 く な る に つ れ て CPUの 発 熱 が 大 き な 問 題 と な っ て き た 。 ク ロ ッ ク 信 号 が “Hi”と “Low”を 繰 り 返 す こ と で 多 く の ロ ジ ッ ク 回 路 が 同 様 に “Hi”と “Low”を 繰 り 返 し 、 そ の 回 路 が 演 算 処 理 に 使 わ れ て い な い 時 で も ク ロ ッ ク 信 号 が 供 給 さ れ て い る 間 は 無 駄 に 動 作 し て 発 熱 す る 。 21世 紀 現 在 CPUに 使 用 さ れ て い る 半 導 体 回 路 で は 、 信 号 電 圧 を “Hi”か “Low”に 保 持 し 続 け る よ り も “Hi”か ら “Low”や “Low”か ら “Hi”へ 移 る 時 に 多 く の 電 気 エ ネ ル ギ ー を 消 費 す る 。 こ の た め 、 CPUに 高 速 処 理 能 力 を 求 め る と ク ロ ッ ク 周 波 数 が 高 く な り 発 熱 も 多 く な っ て 、 さ ら に 冷 却 す る 必 要 が 生 じ る 。 

    つ ま り 、 無 駄 に ク ロ ッ ク 信 号 を 供 給 す る こ と を 止 め れ ば 電 力 消 費 は 抑 え ら れ 発 熱 も 小 さ く な る 。 こ の よ う に 、 演 算 処 理 に 関 与 し な い 不 要 ブ ロ ッ ク へ の ク ロ ッ ク 信 号 の 供 給 を 止 め る ク ロ ッ ク ゲ ー テ ィ ン グ ( 英 語 版 ) と 呼 ば れ る 手 法 が あ る 。 

    ク ロ ッ ク 信 号 で 全 体 を 一 斉 に 動 か す の を や め る 、 と い う 手 も あ る 。 非 同 期 設 計 に は 独 特 の 手 法 が 必 要 で 、 同 期 設 計 と 比 較 す る と 非 常 に 難 し い 点 が あ る が 、 消 費 電 力 と 発 熱 の 面 で 大 き な 利 点 が あ る 。 SRAMな ど で は 、 ク ロ ッ ク と 関 係 な く ア ク セ ス で き た ほ う が 扱 い に 便 利 な 場 合 も あ り 、 非 同 期 SRAMは ご く 一 般 的 な 製 品 で あ る 。 ま た 演 算 回 路 な ど 、 一 般 的 な プ ロ セ ッ サ 内 部 の 一 部 に 使 わ れ る こ と も あ る 。 

    一 般 に 市 販 さ れ た 製 品 と し て は 、 非 同 期 設 計 を 表 に 出 し た マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ は あ ま り 一 般 的 で は な い が 、 研 究 室 で の 試 作 と い っ た レ ベ ル で は 研 究 ・ 試 作 は さ か ん に 行 わ れ て お り 、 日 本 の も の で は 南 谷 ら に よ る TITACな ど が 知 ら れ て い る 。 海 外 で は マ ン チ ェ ス タ ー 大 に よ る ARMベ ー ス の AMULETは ( 技 術 的 で は な い 理 由 で 中 止 に は な っ て い る が ) 市 販 品 に 使 用 さ れ る 予 定 が あ っ た 。 他 に MIPS( R3000) ベ ー ス の MiniMIPSな ど が あ る 。 

    ク ロ ッ ク を 完 全 に 無 く す る の で は な く 部 分 的 に 非 同 期 化 す る こ と で 性 能 を 高 め る 工 夫 と し て は 、 非 同 期 演 算 装 置 を 使 っ て ス ー パ ー ス カ ラ ー の パ イ プ ラ イ ン を 構 成 す る こ と で 演 算 性 能 を 上 げ よ う と し た 設 計 な ど が あ る 。 同 期 動 作 す る CPUに 比 較 し て 性 能 が 向 上 す る か ど う か は 定 か で は な い が 、 少 な く と も 原 理 的 に は 効 果 が 期 待 で き る 。 

    た だ し 、 21世 紀 以 降 に 登 場 し て い る 最 新 の 高 性 能 CPUで 使 用 さ れ て い る 半 導 体 回 路 技 術 ( プ ロ セ ス 技 術 ) で は 、 消 費 電 力 に 対 す る リ ー ク 電 流 の 比 率 が 大 き く な り 、 リ ー ク 電 流 は ク ロ ッ ク 信 号 の 有 無 に 関 係 が 無 い た め に こ の 供 給 停 止 だ け で は 大 き な 効 果 が な い よ う に な っ て い る 。 

    こ の よ う な 高 性 能 CPUで は 、 ク ロ ッ ク 信 号 の 供 給 停 止 だ け で は な く 、 動 作 し て い な い モ ジ ュ ー ル 等 へ の 電 源 供 給 そ の も の を 遮 断 す る パ ワ ー ゲ ー テ ィ ン グ ( 英 語 版 ) と 呼 ば れ る 技 術 も 用 い ら れ て い る 。 こ れ ま で は 、 高 性 能 化 し た CPUが 消 費 す る 大 電 流 を ロ ジ ッ ク 回 路 に 最 適 化 さ れ た 半 導 体 回 路 技 術 ( プ ロ セ ス 技 術 ) で 制 御 す る こ と は 容 易 で は な か っ た が 、 よ う や く 解 決 さ れ て 2009年 現 在 、 市 販 製 品 に 利 用 さ れ つ つ あ る 。 

    並 列 化 

    MCU

    CPUを 中 心 に 拡 張 さ れ た 電 子 部 品 に マ イ ク ロ コ ン ト ロ ー ラ ( MCU) が あ る 。  こ の MCUは CPUに 加 え て プ ロ グ ラ ム 格 納 用 を 含 む 半 導 体 メ モ リ や GPIOと シ リ ア ル IO、 DAC/ADCと い っ た 各 種 入 出 力 機 能 に タ イ マ ー や DMACに ク ロ ッ ク 回 路 、 必 要 に 応 じ て DSPや フ ラ ッ シ ュ メ モ リ な ど の 周 辺 回 路 を 1つ の パ ッ ケ ー ジ に 内 蔵 し て 、 主 に 小 型 の 組 込 み 機 器 の 制 御 に 使 用 さ れ る 。 

    呼 称 

    CPU( Central Processing Unit) と い う 用 語 は 、 コ ン ピ ュ ー タ シ ス テ ム に お い て 中 心 的 な プ ロ セ ッ サ ユ ニ ッ ト 、 と い う よ う な 意 味 で あ る ( 以 前 は プ ロ セ ッ サ ユ ニ ッ ト と し て は CPUの み が あ る 、 と い う コ ン ピ ュ ー タ が も っ ぱ ら で あ っ た の で 、 ほ ぼ 同 義 語 と い う 面 が あ っ た が 、 近 年 は GPUな ど 他 に も 多 数 の プ ロ セ ッ サ が あ る 場 合 も 一 般 的 に な っ て い る ) 。 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ に つ い て は ( メ ー カ ー に よ る 用 語 の 違 い と い う 面 も あ る が ) 「 MPU」 ( Micro Processing Unit) と い う 語 も あ る 。 

    日 本 に お い て は 、 半 導 体 由 来 で あ る こ と か ら 、 古 く か ら の ト ラ ン ジ ス タ の 呼 称 、 あ る い は 一 般 の 集 積 回 路 等 と 同 様 に 「 石 」 と 呼 ぶ こ と が あ る 。 

    ま た 、 比 喩 的 表 現 ( 換 喩 法 ) で コ ン ピ ュ ー タ 本 体 を 指 す 事 も あ る 。 

    企 業 お よ び 製 品 

    関 連 項 目 

  • CPU年 表 
  • 4ビ ッ ト 
  • 8ビ ッ ト 
  • 16ビ ッ ト 
  • 24ビ ッ ト 
  • 32ビ ッ ト 
  • 64ビ ッ ト 
  • CPU設 計 
  • 命 令 セ ッ ト 
  • キ ャ ッ シ ュ メ モ リ 
  • 演 算 装 置 、 FPU、 ス タ ッ ク マ シ ン 、 マ イ ク ロ コ ン ト ロ ー ラ 
  • バ ス  (コ ン ピ ュ ー タ )
  • CISC / RISC
  • ソ フ ト ウ ェ ア 工 学 
  • CPUの 冷 却 装 置 
  • パ イ プ ラ イ ン 処 理  – 命 令 パ イ プ ラ イ ン 
  • マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 
  • マ イ ク ロ プ ロ グ ラ ム 方 式 
  • ス ー パ ー ス ケ ー ラ 
  • ベ ク ト ル 計 算 機 
  • オ ー バ ー ク ロ ッ ク 
  • ス ト リ ー ム ・ プ ロ セ ッ シ ン グ 
  • 参 考 文 献 

  • ジ ョ ン ・ L・ ヘ ネ シ ー / デ イ ビ ッ ド ・ A・ パ タ ー ソ ン 著 、 富 田 眞 冶 / 村 上 和 彰 / 新 實 治 男 訳 、 『 コ ン ピ ュ ー タ ・ ア ー キ テ ク チ ャ   設 計 ・ 実 現 ・ 評 価 の 定 量 的 ア プ ロ ー チ 』 、 日 経 BP社 、 ISBN 4-8222-7152-8
  • デ イ ビ ッ ド ・ A・ パ タ ー ソ ン / ジ ョ ン ・ L・ ヘ ネ シ ー 著 、 成 田 光 彰 訳 、 『 コ ン ピ ュ ー タ の 構 成 と 設 計   ハ ー ド ウ エ ア と ソ フ ト ウ エ ア の イ ン タ フ ェ ー ス   第 3版 (上 / 下 )』 、 日 経 BP社 、 ISBN 4-8222-8266-X/ISBN 4-8222-8267-8
  • マ イ ク ・ ジ ョ ン ソ ン 著 、 村 上 和 彰 監 訳 、 『 ス ー パ ス カ ラ ・ プ ロ セ ッ サ – マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 設 計 に お け る 定 量 的 ア プ ロ ー チ  -』 、 日 経 BP社 、 ISBN 4-8227-1002-5
  • 中 森 章 著 、 『 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ ・ ア ー キ テ ク チ ャ 入 門   RISCプ ロ セ ッ サ の 基 礎 か ら 最 新 プ ロ セ ッ サ の し く み ま で  TECHI Vol.20』 、 CQ出 版 社 、 ISBN 4-7898-3331-3
  • ※ 参照元:https://ja.wikipedia.org



    z//比較/zapk/とは/温度/天梯/world/使用率/ベンチマーク/グリス/交換/ファン/スコア/価格/使用率100/ryzen/コア数/世代/温度確認/クーラーおすすめ/グリス塗り方/おすすめ/最新/die/マイニング/中古/種類/ソケット/殻割り/比較サイト/確認/グリスおすすめ/オーバークロック/温度適正/水冷/メモリ/dualcore/温度ソフト/ランキング/モニター/クーラー水冷/欠陥/ベンチ/ファン交換/切替器/周波数/速度/ベンチマーク一覧/とは/ゲーム/スレッド/故障/インテル/クロック数/負荷/クロック/使用率確認/寿命/仕組み/選び方/スコア一覧/グリス代用/第8世代/温度下げる/multiplier/スペック/ファンエラー/意味/キャッシュ/スッポン/使用率linux/グリス拭き取り/コア数確認/値段/調べ方/自作/買取/nbfrequency/取り付け/規格/メーカー/ロードマップ/世代比較/消費電力/マザーボードセット/冷却/ファンうるさい/見方/構造/diagnostic/アップデート/クーラー外し方/コスパ/第7世代/温度目安/メーター/歴史/アーキテクチャ/違い/ファン回らない/スマホ/ボード/セレロン/増設/メルトダウン/グリス寿命/速度比較/グリス比較/nvidia/略/プロセッサ/交換os/メモリ違い/最強/稼働率/コアとは/黒歴史/マザーボード/適正温度/n2840/熱暴走/workstation/ヒートシンク/ベンチマーク比較/マイニングおすすめ/word/熱/n3050/レジスタ/zen/脆弱/電源/外し方/電圧/作り方/ソケット交換/ターボブースト/n3700/原理/設計/nm/クレジット/取り外し/設定/バグ/処理速度/ダイ/役割/問題/ガチャ/n270/ボックス/ラック/diode/仮想化/ノートパソコン/テスト/number/パソコン/型番/劣化/比較amd/パフォーマンス/チェック/ソケット数/ドライバ/速度測定/掃除/ジャンク/ビット数/内蔵グラフィック/チップセット/numa/ピン折れ/ソケット一覧/ケース/ブースト/付け替え/発熱/アフィニティ/中身/マイクロコード/クアッドコア/プロセス/単位/第6世代/ニュース/動作周波数/高い/ピン/最大周波数/クロックアップ/worldcompare/情報/補助電源/ベンチマークとは/n2830/比較一覧/数確認/