初詣合格祈願基本情報技術者講座

コンピュータの仕組み2

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初詣合格祈願基本情報技術者講座 コンピュータの仕組み2

コンピュータの動作原理

<CPUの基本動作>
CPU(中央処理装置)の基本構成

CPUの基本動作は次の三つの段階にわけられます。
  1. 命令取出し段階・・・命令の取り出しと解読
  2. 命令実行段階・・・命令を実行する
  3. 割り込み段階・・・割り込み処理をする

<命令取り出し、解読、実行の手順>
一般に命令の形式は命令の種類を示す命令部と命令の対象となるデータが格納されているアドレス部を示す番地部(アドレス部)からなります。これらの命令を主記憶装置から取り出し、解読し、実行の指示をする制御装置は次に示す装置から構成されます。

※レジスタとは置数器とも呼ばれデータを一時記憶する装置です。
※カウンタとは計数器とも呼ばれデータを一つずつ累計する装置です。

命令実行までの手順は以下の通りです。
1. 命令カウンタが次ぎに実行すべき命令のアドレス値をアドレスレジスタに渡す
2. アドレスレジスタのアドレス値により、主記憶のアドレス指定を行う
3. 指定されたアドレスの命令が記憶レジスタに送られる
4. 記憶レジスタに移された命令が命令部と番地部にわけられる
5−1. 命令部は命令コードレジスタに送られ解読され命令の種類により制御信号発生器から各装置に指示が出されて実行される
5−2. 番地部はアドレスレジスタに送られる命令の対象となるデータが格納された主記憶の番地を指定してデータが読み出される

<割り込み>
割り込みとはCPUの現在実行中の命令処理動作とは独立にハードウェアからCPUに対して行われる処理中断命令です。
CPUは割り込みを受けると現在実行中のプログラムを中断し制御は特別なプログラムであるOSに移されます。
そしてOSは中断されたプログラムの状態を再開指示のため保存し割り込み処理が終了した後プログラムの実行を再開します。

割り込みの種類は次の二つに分類されます。

<処理時間>
以下の用語はコンピュータに関する処理時間の代表的なものです。

<アドレスの指定方式>
命令のアドレス部で命令の対象となるデータが格納されている主記憶装置のアドレスを指定します。この時の番地(アドレス)を有効アドレスといいます。アドレスの指定方法には以下の方法があります。

<ハードウェアの高速化とテスト>
コンピュータの処理能力を高めるためのハードウェア上での技法には次のようなものがあります。



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