CPUの構成　レジスタ　基本情報技術者試験対策

コンピューターの構成

ＣＰＵの構成「レジスタ」

まず、ＣＰＵの働きを理解するうえで大切な、「レジスタ」について説明します。

ＣＰＵ内部には、「レジスタ」を呼ばれる小さな記憶装置を複数もっています。

１つのレジスタの記憶容量は、コンピュータによって異なりますが、８ビット、１６ビット、３２ビット、最近では６４ビットのレジスタなどもあります。

ここで１ビットは、２進数１桁の数値の０か１を記憶するだけの容量です。
３２ビットのレジスタでは、２進数３２桁分の記憶ができる容量で、非常に小さい容量となっています。

また、「レジスタ」はＣＰＵ内部でもっているため、非常に高速でデータの読み書きが行われます。

新しいＣＰＵでは、たくさんの役割のレジスタを持ち、処理速度を上げるようになっています。

ＣＰＵがプログラムを実行するために必要な「主記憶装置（メモリ）」

メモリには、通常１バイト（８ビット）毎に０番地から順番に１番地、２番地とアドレスが割り振られています。

画面の図のように、４桁の１６進数（２バイト）でアドレスが割り振られている場合の先頭の番地は、０番地から始まり、最後の番地は１６進数でＦＦＦＦ番地となります。

この１６進数については、後の講習で詳しく説明します。

ここでは、主記憶装置（メモリ）には、番地（アドレス）が先頭から順番に割り振られていることを覚えておいて下さい。

そしてこの主記憶装置（メモリ）には、プログラムの命令やデータが格納されています。

この命令とは、ＣＰＵが処理する操作で、プログラムはこの命令で構成されています。

ＣＰＵがどの命令を実行し、どのデータを読んでくるかは、このメモリの番地を元に命令やデータを参照します。

なので、主記憶装置（メモリ）の番地（アドレス）は非常に大切な役割があります。

ＣＰＵを構成する「制御装置」について

制御装置には、「命令解読器（デコーダー）」、「プログラムカウンタ」と「命令レジスタ」があります。

デコーダーは、命令レジスタに記憶されている命令を解読します。

「プログラムカウンタ」は、プログラムが次にどの命令を実行するのか、その命令が記憶されている、メモリのアドレスが登録させています。

例えば、プログラムカウンタに、0001 というアドレスが登録されていると、メモリの 0001番地に記録されている命令を読みに行きます。

また、この「プログラムカウンタ」は「プログラムレジスタ」「命令アドレスレジスタ」とも呼ばれます。

次に「命令レジスタ」は、プログラムの命令を記憶する「命令部」と、その命令の対象となるデータがメモリのどこの番地に格納されているかを記憶する「オペラント部」に分かれます。

「命令レジスタ」にはこれから実行する命令がメモリから読みだされ「命令部」に記憶されます。

その命令がメモリのどこのデータを参照するかが「オペラント部」にアドレスとして記憶されます。

制御装置にはこの他にも、スタックポインタなどがあります。

スタックポインタについては、後ほど講習で詳しく説明を致します。

演算装置には、実際に計算処理を行う「算術論理演算装置（ＡＬＵ）エーエルユー」があります。

レジスタには、演算結果を一時的に保存する「アキュムレータ」や、アドレスを修飾するのに使われる「ベースレジスタ」や「インディックスレジスタ」などがあります。

またそれ以外に、いろいろな用途で使用される「汎用レジスタ」などがあります。

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