五大装置
※制御の流れは必ず制御装置からほかの装置へと伝達される
※データの流れは記憶装置を経由して各装置にデータが渡る
レジスタの種類と役割
| 名称 | 役割 | |
|---|---|---|
| プログラムカウンタ | 次に実行するべき命令が入っているアドレスを記憶するレジスタ。 | |
| 命令レジスタ | 取り出した命令を一時的に記憶するためのレジスタ。 | |
| インデックスレジスタ | アドレス修飾に用いるためのレジスタで、連続したデータの取り出しに使うための増分値を保持する。 | |
| ベースレジスタ | アドレス修飾に用いるためのレジスタで、プログラムの先頭アドレスを保持する。 | |
| アキュムレータ | 演算の対象となる数や、演算結果を記憶するレジスタ。 | |
| 汎用レジスタ | 特に機能を限定していないレジスタ。 |
命令の実行手順
①命令の取り出し(フェッチ)
プログラムカウンタ→命令レジスタ
②命令の解読
③対象データ(オペランド)読み出し
命令レジスタ→汎用レジスタ
④命令実行
アドレス指定方式
| 名称 | 説明 | |
|---|---|---|
| 即値アドレス指定方式 | オペランド部に、対象となるデータそのものが入っている方式。 | |
| 直接アドレス指定方式 | オペランド部に記載してあるアドレスが、そのまま実効アドレスとして使える方式。 | |
| 間接アドレス指定方式 | オペランド部に記載してあるアドレスの中に、対象となるデータが入っている箇所を示すメモリアドレスが記されている方式。 | |
| インデックスアドレス指定方式 | オペランド部の値にインデックスレジスタの値を加算することで実行アドレスを求める方式。 | |
| ベースアドレス指定方式 | オペランド部の値にベースレジスタの値を加算することで実行アドレスを求める方式。 | |
| 相対アドレス指定方式 | オペランド部の値にプログラムカウンタの値を加算することで実行アドレスを求める方式。 |
CPUの性能指標
クロック周波数
クロックが１秒間に繰り返される回数のこと。
CPI
1命令あたり何クロックサイクル必要かを表す。
MIPS
1秒間に実行できる命令の数のこと。
CPUの高速化技術
スーパーパイプライン
各ステージの中身をさらに細かいステージに分割することで、パイプライン処理の効率アップを図るもの。
スーパースカラ
パイプライン処理を行う回路を複数持たせることで、まったく同時に複数の命令を実行できるようにしたもの。
CISC
CPUに高機能な命令を持たせることによって、一つの命令で複雑な処理を実現できるアーキテクチャのこと。
RISC
CPU内部に単純な命令しか持たない代わりに、それらをハードウェアのみで実装して、ひとつひとつも命令を高速に処理するアーキテクチャのこと。