中央処理装置(CPU)


中央処理装置はコンピュータの制御と命令の取り込み、実行を担当する。
中央処理装置は大きく分けて、制御装置と演算装置で構成されている。制御装置はプログラムカウンタ、命令レジスタ、メモリアドレスレジスタ(MAR)、デコーダからなり、演算装置は算術論理演算器(ALU:arithmatic logical unit)、汎用レジスタからなっている。


プログラムカウンタ:次に実行する命令の主記憶装置上のアドレスを記憶
命令レジスタ:主記憶装置から取り込まれた命令を記憶
メモリアドレスレジスタ:主記憶装置から取り込むデータのアドレスを記憶
メモリデータレジスタ:主記憶装置から取り込まれたデータを記憶
デコーダ:命令を解読
算術論理演算器:算術演算、論理演算を行う
汎用レジスタ:演算するためのデータや演算結果を一時的に記憶
装置間を結ぶバスには、命令バス、データバス、制御バス、アドレスバスがある。それぞれ命令、データ、制御信号、アドレスをやり取りしている。
中央処理装置は次のように動作する。

命令の取り込み:プログラムカウンタの指している機械命令のアドレスから機械命令を取り込み、命令レジスタに記憶する
デコーダが命令レジスタの命令部の内容を解読し、命令の内容を算術論理演算器に知らせる
プログラムカウンタが次の機械命令のアドレスに更新される

データの取り込み:機械命令のアドレス部がデータの主記憶装置上のアドレスを指しているのでメモリデータレジスタに取り込む
メモリデータレジスタは取り込んだデータを算術論理演算器に知らせる

演算実行:取り込んだデータや汎用レジスタに記憶しているデータの演算を算術論理演算回路を用いて行い、結果を汎用レジスタに記憶する

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