マイクロプロセッサの基本コンポーネント

Intel は 1971 年に最初のマイクロプロセッサを導入し、それを 4004 チップと呼びました。寸法が 10 セント硬貨よりも小さい今日のマイクロプロセッサは、より多くのパワーと機能を提供します。コンピュータの中心である中央処理装置 (CPU) は、1 つまたは複数のマイクロプロセッサで構成されています。何百万ものトランジスタを含むシリコン チップから製造されたマイクロプロセッサは、あるメモリ アドレスから別の場所にデータを移動します。 CPU は決定を下し、新しい命令と計算に取り掛かります。

算術および論理ユニット

「算術論理ユニット」（ALU）は、減算、加算、除算、ブール関数などの数学計算を実行します。ブール関数は、回路設計に使用されるロジックの一種です。 ALU は、比較と論理テストも実行します。プロセッサは信号を ALU に送信し、ALU は命令を解釈して計算を実行します。

レジスタ

マイクロプロセッサには、レジスタと呼ばれる一時的なデータ保持場所があります。これらのメモリ領域には、コンピュータ命令、ストレージ アドレス、文字、その他のデータなどのデータが保持されます。一部のコンピュータ命令では、コマンドの一部として特定のレジスタを使用する必要があります。各レジスタには、命令レジスタ、プログラム カウンタ、アキュムレータ、メモリ アドレス レジスタなどの特定の機能があります。たとえば、プログラム レジスタは、ランダム アクセス メモリから取得した命令のアドレスを保持します。

コントロール ユニット

制御ユニット (CU) は、CPU から信号を受信します。この信号は、制御ユニットにマイクロプロセッサからマイクロプロセッサにデータを移動するように指示します。制御ユニットは、算術論理演算ユニットにも指示を出します。コントロールユニットは、デコーダ、クロック、制御ロジック回路などの複数のコンポーネントで構成されています。これらのデバイスは連携して、マイクロプロセッサの特定の場所に信号を送信します。

たとえば、デコーダはアプリケーションからコマンドを受け取ります。デコーダーは命令を解釈し、アクションを実行します。 ALU に信号を送信するか、レジスタに特定のタスクを実行するよう指示します。制御論理ユニットは、マイクロプロセッサとレジスタのさまざまなセクションに信号を送信し、これらのコンポーネントにアクションを実行するように通知します。クロックは、コマンドとプロセスを同期してタイムリーに実行するための信号を送信します。

バス

マイクロプロセッサには、データを移動するバスのシステムがあります。バスとは、特定のタスクと機能を持つ配線の分類を指します。データ バスは、中央処理装置とコンピューターのプライマリ メモリであるランダム アクセス メモリ (RAM) の間でデータを転送します。制御バスは、複数のタスクを調整および制御するために必要な情報を送信します。アドレス バスは、処理中のデータの CPU と RAM の間でアドレスを送信します。

キャッシュ メモリ

一部の高度なマイクロプロセッサには、CPU が最後に使用したデータを保持するメモリ キャッシュがあります。メモリ キャッシュは、データを取得するために CPU が低速な RAM に移動する必要がないため、計算プロセスを高速化します。多くのコンピューターには、レベル 1 またはレベル 2 のキャッシュがあります。一部のシステムにはレベル 3 キャッシュがあります。キャッシュ レベルは、レベル 1 から始まる、CPU がデータをチェックする順序を示します。メーカーは、多くの場合、レベル 2 およびレベル 3 キャッシュをマイクロプロセッサに統合して、処理速度を向上させます。