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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

コンピュータの動作と管理 第2回 演算装置の仕組み

カテゴリ : 
スキルチャージ » 放送大学
ブロガー : 
ujpblog 2022/5/10 11:16
 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.
	• 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)

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