投稿日:2023/03/04 最終更新日:2023/03/05
個人的にまとめた10分で読めるCPU
CPU
CPUとは？
・Central Processing Unitの略で別名プロセッサ
・PCでは入力などの操作で発生したデータの制御/演算を行う
・Intel、AMD、M1/M2が代表例
・CPUは最も発熱するパーツのため、CPUクーラー（ヒートシンク＋ファン)がついている
制御・演算
・数十億個のトランジスタ・半導体素子が集まってできている
→ めちゃくちゃたくさんのスイッチがあるみたいな
・PC内ではバスで各機器に接続されている
・メモリーのデータを読み書きする
・制御部では処理データがメモリーのどのアドレス/番地かプログラムカウンターに記憶する
→ 順番に演算部に伝えて処理を命令する
・演算部では伝えられたアドレスをもとにデータを処理する
・データの処理は算術論理演算回路（ALU）が行う
→ 0と1の膨大なデータを超高速に処理する
キャッシュメモリ
・CPUに内蔵されている高速なメモリーのこと
・メモリーはDRAMだが、キャッシュメモリはSRAM
・CPUとメモリーでデータの処理をするが距離があり、メモリーは処理がCPUより遅い
→ 同じ命令やデータはキャッシュメモリに保存してメモリーを介さず処理を高速化させる
・キャッシュメモリは1次2次に分かれていて、アクセス順はL1キャッシュ→L2キャッシュ
→ 最近はL3キャッシュもある
レジスタ
・CPU内部にある記憶領域
・SRAMを使用
・制御部と処理部に分かれ、CPUが処理する際の一時的な記憶領域
→ 複雑な処理をするため、メモ書きのような場所が必要
・キャッシュメモリーとレジスタはCPU内部にある（CPU内部メモリー）
・メモリーの処理速度順（高速＞低速）
→ レジスタ＞キャッシュメモリ＞メインメモリー＞SSD＞HDD＞CD／DVD
→ レジスタが最も高速でこの構造をメモリーチェーンという
クロック周波数
・1秒間にどれだけクロックがあるのかを示す（単位：GHz）
→ CPUはこれに合わせて処理をする
→ 例）プログラムカウンタ＞メモリー＞命令レジスタ＞処理＞算術レジスタ
→ 上記のような1回の処理をどれだけ早く出来るか
・10GHz＝約100億回/秒
・数値が高いほど処理スピードは速くなる
・数値が高いほど発熱もするためノートPCや省電力PCでは低めのCPUが使われることが多い
コアとスレッド
・CPUの核で制御部と演算部がセットになっているもの
→ コア1つ：シングルコア
→ コア2つ：デュアルコア
→ コア4つ：クアッドコア
→ 複数コア：マルチコア
・論理プロセッサはOSから見たプロセッサ数
→ OS側から2コアに見せ高速処理をする技術(ハイパー・スレッディング・テクノロジー(HT))
→ コアと区別してスレッドともいう
→ コア数×2＝論理プロセッサ数
・コアとスレッドが多いと処理が早くなる
内部グラフィック
・内蔵グラフィックやiGPU
→ コンピューターで処理した情報をディスプレイなどの画面に描画する機能
・デスクトップPCはグラフィックボード、ノートPCではグラフィック専用チップが搭載
