ブログ - コンピュータの動作と管理 第2回 演算装置の仕組み
知っているようで知らないのが演算装置.
NOT回路(インバーター回路)の役割とか,信号を記録する論理回路の「D型フリップフロップ」などが出てきました.
NOT回路(インバーター回路)の役割とか,信号を記録する論理回路の「D型フリップフロップ」などが出てきました.
• プロセッサの動作と構成
○ 電子部品
§ トラジスタ,
○ 電子回路
§ IC
○ NOT回路
§ インバータ回路とも呼ばれる
§ 入力と逆の結果を出力する
○ クロック信号
§ クロックジェネレータ
§ 電圧の高低で表現.
§ パルス信号.
§ 電子回路はタイミング.タイミングが多いと処理が速い.
§ クロック周波数は性能を示す.
□ ヘルツ(Hz)1秒間あたりのクロック発生回数
§ クロックサイクル
○ 命令サイクル
§ 複数のクロックサイクルから構成 CPI
○ 平均CPI(平均クロックサイクル数)
§ プロセッサが持つ全命令のCPI値の平均値
§ プログラム実行時間
□ 命令数x平均CPI÷クロック周波数(秒)
○ プロセッサ
§ プロセッサーダイ
§ プロセッサーコア
§ 一個のICに
□ ユニプロセッサ
® 1つのプログラムを順番に実行する
□ マルチコア
® マルチプロセッサ
® プログラムを並列に実行できる.
§ マルチプロセッサ
□ マルチソケットまたは
□ マルチコアテクノロジー
® デュアルコア
® クアッドコア
® オクタルコア
§ プロセッサの処理方式
□ SISD
® Single Instruction stream Single Data stream
® シスド
® 1つの命令で1つのデータ処理.
□ SIMD
® Single Instruction stream Multiple Data stream
® シムド
® 1つの命令で複数のデータ処理
® マルチメディア向き
□ MIMD
® Multiple Instruction stream Multiple Data stream
® ミムド
® 複数の命令を複数のCPUに振り分けて実行.
□ MISD
® Multiple Instruction stream Single Data stream
® ミスド
® 複数の命令を複数のプロセッサで同じ
® 冗長性
§ 命令セット空間
□ プロセッサによって異なる.
® 共通する命令セットもある
◊ プロセッサが異なっても動作する.
□ 拡張命令セットもある
□ プロセッサファミリ
® アプリの互換性向上につながる
• プロセッサの演算回路
○ 算術論理演算回路
§ ALU:Arithmetic and Logic Unit
§ 例:
□ D型フリップフロップ
® 1ビットを扱える
® 入力したデータを1ビット記録できる.
® 電圧の高低を記録できる装置
® クロック信号も入力される
® 何らかのタイミングをトリガーと呼ぶ
□ 複数のレジスタを同期させるためにクロック信号を使う
§ レジスタに記憶された値の保持
□ 出力を入力に回すことで保持される.
§ NOT演算機能の実現
□ 出力を入力に回す間にNOT演算回路を置く
§ 演算の切り替え
□ 保持回路,切り替え器(電子回路)
• プログラム実行
○ 汎用レジスタ
○ 制御レジスタ
§ プログラムカウンタ(PC)
□ プログラムの次の場所を示す
□ プログラム長を記録する
§ プロセッサーステータスワード(PSW)