40-02.プロセッサの基本的な仕組み

プロセッサ（中央演算装置・CPU）とは？

プロセッサとは、コンピュータの５大機能のうち制御・演算機能を有する装置です。中央演算装置（CPU：Central Processing unit）とも呼ばれます。

用語	説明
制御	各装置を制御例.プロセッサ・中央演算装置（CPU）
演算	データ、プログラムを処理例.プロセッサ・中央演算装置（CPU）
記憶	データ、プログラムを保存例.主記憶装置、補助記憶装置、キャッシュメモリ
入力	データを入力例.キーボード、マウス等
出力	データや処理結果を出力例.ディスプレイ、プリンタ等

ITパスポート試験では、プロセッサの関連用語として、『マルチコアプロセッサ』『プログラムカウンタ』『GPU』が出題されます。

用語	説明
マルチコアプロセッサ	複数のコアを持つプロセッサ（中央演算装置：CPU）複数のコアで処理を同時に実行するので、処理能力が向上
プログラムカウンタ	次に実行する命令の主記憶アドレスを格納するプロセッサ内部の領域
GPU	3次元グラフィックスの画像処理などをCPUに代わって高速に実行するプロセッサ ※Graphics Processing Unit

プロセッサには、演算処理を行う『コア』という中核部分があります。

マルチコアプロセッサは、このコアを複数搭載したプロセッサです。コアを複数搭載することで、処理を同時に実行できるため処理能力が向上します。

プロセッサが搭載しているコアの個数のことを『コア数』と呼びます。このコア数により、プロセッサは次のように呼ばれます。

●プロセッサの呼称
１コア：シングルコアプロセッサ
２コア：デュアルコアプロセッサ
４コア：クアッドコアプロセッサ
（２コア以上）：（マルチコアプロセッサ）

マルチコアプロセッサは、複数コアで処理を同時に実行できるため、処理速度が向上すると説明しました。

ここで、注意したいポイントは、「プロセッサのコア数が2倍になっても、単純に処理速度が2倍にはならない」という点です。これはコア数が4倍になっても同様です。

つまり、「プロセッサのコア数が N 倍になっても、処理速度が N倍にはならない」ということです。このポイントは、試験で頻出な内容なので、しっかりと抑えてください。

プログラムカウンタとは、プロセッサ内の記憶領域です。

プログラムカウンタには、プログラムが「次に実行する命令の主記憶のアドレス」が格納されています。重要なポイントは、今実行しているのではなく、次に実行する主記憶のアドレスという部分です。

具体的に、プロセッサの命令実行順序を確認しましょう。

●プロセッサの命令実行順序
①アドレス参照→プログラムカウンタ
②命令読み込み→主記憶
③アドレス※格納→プログラムカウンタ
※次に実行する命令の主記憶のアドレス
④命令解読
⑤命令処理
①～⑤を繰り返す

GPUは、Graphics processing Unitの略称で、三次元のグラフィックスの画像処理などを CPU に代わり高速に実行可能なプロセッサです。

出典：NVIDIA GEFORCE RTX 3060ファミリ

GPUは、上図のグラフィックボードに内蔵されています。ゲームや動画編集用のコンピュータには、一般的にグラフィックボードを搭載します。

それでは、最後におさらいをしておきましょう！

用語	説明
プロセッサ	コンピュータの制御・演算機能をもつ装置装置中央演算装置（CPU：Central Processing unit）とも呼ばれる
マルチコアプロセッサ	複数のコアを持つプロセッサ（中央演算装置：CPU）複数のコアで処理を同時に実行するので、処理能力が向上 ※プロセッサのコア数が N 倍になっても、処理速度が N倍にはならない
シングルコアプロセッサ	１つのコアをもつプロセッサ
デュアルコアプロセッサ	２つのコアをもつプロセッサ（マルチコアプロセッサの1つ）
クアッドコアプロセッサ	４つのコアをもつプロセッサ（マルチコアプロセッサの1つ）
プログラムカウンタ	次に実行する命令の主記憶アドレスを格納するプロセッサ内部の領域
GPU	3次元グラフィックスの画像処理などをCPUに代わって高速に実行するプロセッサ ※Graphics Processing Unit