CPUとは？「どこよりもわかりやすく、初心者でもわかりやすい」5秒で理解できる！

CPUをわかりやすく

CPUの正式名は、Central Processing Unitで、日本語訳は「Central」→「中央の」、「Processing」→「処理」、「Unit」→「装置」で、「中央処理装置」

CPUをわかりやすく説明すると

CPUは、コンピューターにされた命令を処理する装置ということ

CPUの深堀り

もっと深堀りしてわかりやすく説明すると

CPUは、コンピューターに入力されたデータやプログラムの命令を解読し、必要な演算処理を行う部分。CPUが適切な処理をして、メモリ、ストレージ、入出力デバイスなどの他のパーツと連携を取ることで、コンピューターが動く。コンピューター全体の動作をコントロールするので、コンピューターの頭脳と表現されてる。

例えばブラウザを起動する場合、ブラウザのアイコンをクリックされて、「これ使いたい」ときた要求を、「これはブラウザだね、OSに伝えるからちょっと待ってて」、「OSさん、よろしく」とOSに要求を伝える。そしてOSから「メモリ空いてる？ブラウザを動かすプログラム送ったから対応して」ときた要求を処理して「よしブラウザ開いて」と実行する。

人間でも鼻がかゆいと感じた場合、「鼻をかいて」ときた要求を脳で、「これは人指し指でかこう」、「右腕さん、よろしく」と右腕に伝えて、右腕から「じゃあ右手をこう動かして」ときた要求を脳が処理して、鼻をかく。

こう考えるとCPUがコンピューターの脳と表現するのは理解できる。

CPUの役割

CPUは、プログラムの命令を1つずつ解読し実行することで、入出力、演算、メモリ管理などの様々な処理を行っている。

役割	説明
フェッチ	プログラムの命令をメモリから読み込む。
デコード	読み込んだ命令を解釈・解読する。
実行	デコードした命令に従って、データの読み書きや演算処理を行う。
データ転送	メモリやレジスタ、周辺機器間でデータを転送する。
制御	プログラムカウンタを更新し、次に実行すべき命令を特定する。条件分岐や例外処理も制御する。
演算処理	算術演算(加算、減算、乗算、除算)や論理演算を行う。
キャッシュ管理	キャッシュ(高速メモリ)の管理を行い、メモリアクセスの高速化を図る。
割り込み処理	外部デバイスからの割り込みを処理し、適切な対応を行う。
仮想メモリ管理	物理メモリと補助記憶装置の間で仮想メモリを管理する。(OSと協調)
セキュリティ管理	メモリ保護や特権レベルの管理を行い、セキュリティを確保する。(OSと協調)

CPUの性能を表す単位

以下は、CPUの性能を表す主な単位をまとめた表です。PCを買う時の参考にでもなれば。

単位	説明
Hz(ヘルツ)	クロック周波数を表す1秒間のクロック信号の周期数。 GHzが一般的。値が大きいほど高性能。
FLOPS	1秒間に実行できる浮動小数点演算の回数。 GFLOPS、TFLOPSなどの単位を使う。値が大きいほど浮動小数点演算性能が高い。
IPC	1クロックサイクル当たりの命令実行数。 値が高いほど単位時間当たりの命令実行数が多く高性能。
MIPS	100万命令/秒のスループットを表す。 値が大きいほど単位時間当たりの命令実行数が多い。
スコア	ベンチマークソフトから算出される総合的な性能を示すスコア値。 SPECint、CPUMarkなど。値が高いほど総合的に高性能。

これらの値は、CPUの設計仕様や用途によって重視される指標が異なるので、状況に応じて適切な性能指標を確認することが重要。総合的な性能評価にはスコアが参考になる。

CPUまとめ