コンピューターアーキテクチャ

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現代社会を支える頭脳:複合命令セットコンピューター

現代社会において、コンピューターはもはや欠かせない存在となっています。職場や学校、家庭など、あらゆる場所で活躍しており、私たちの生活はコンピューターなしでは成り立ちません。では、コンピューターはどのようにして様々な動作を実現しているのでしょうか?その秘密は、コンピューターの心臓部とも呼ばれる「CPU(中央処理装置)」にあります。 CPUは、人間で言うならば脳の役割を担っています。CPUは、膨大な量の計算やデータ処理を行い、アプリケーションソフトウェアやオペレーティングシステム(OS)などの指示に従って、コンピューター全体を制御しています。このCPUの設計思想の一つに「複合命令セットコンピューター」、すなわちCISCがあります。 CISCは、一つの命令で複雑な処理を実行できるように設計されたCPUです。これにより、プログラムの命令数を減らし、処理の高速化を図ることができます。しかし、複雑な命令を処理するために回路が複雑になり、製造コストが高くなるという側面も持ち合わせています。 このように、CPUはコンピューターの性能を左右する重要な役割を担っており、その設計思想はコンピューターの進化に大きな影響を与えてきました。
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現代コンピューターの基礎、ノイマン型コンピューターとは?

- ノイマン型コンピューターの構成 現代のコンピューターのほとんどが、ある設計思想に基づいて作られています。それが「ノイマン型コンピューター」です。ノイマン型コンピューターは、コンピューターの基本的な構造を定めたもので、プログラムとデータをどちらもメモリ上に格納するという画期的なアイデアを特徴としています。このアイデアにより、コンピューターはプログラムを柔軟に変更できるようになり、様々な処理に対応できるようになりました。 ノイマン型コンピューターは、具体的には五つの要素で構成されます。 まず、計算処理を担う「演算装置」があります。演算装置は、足し算や掛け算といった計算を高速で行うことができます。次に、プログラムに基づいて各装置を制御する役割を担う「制御装置」があります。制御装置は、プログラムの指示を読み取り、必要なデータを取得して演算装置に計算を指示するなど、コンピューター全体の動作を制御します。 そして、プログラムやデータを格納する「記憶装置」があります。記憶装置には、処理に必要なプログラムやデータが一時的に保管され、必要なときに取り出されます。 さらに、外部からデータを入力するための「入力装置」と、処理結果を出力するための「出力装置」があります。入力装置としてはキーボードやマウス、出力装置としてはディスプレイやプリンターなどが挙げられます。 これらの五つの要素が連携して動作することで、コンピューターは様々な処理を実行することができるのです。