【基本情報技術者試験】コンピュータとCPUの基本構成について知ろう

本記事では基本情報技術者試験にも出題されるコンピュータとCPUの基本構成について解説しています。 目次は以下の通りです。

コンピュータの基本構成

コンピュータは、入力装置、出力装置、記憶装置、演算装置、制御装置の5つの機能で構成されています。
これらはデータの入力と記憶、結果の出力、計算や判断、そして全体を制御するための機能を担っています。入力装置で指示やデータを受け取り、出力装置で処理結果や文章を表示します。データやプログラムは記憶装置に保存され、演算装置で計算や論理演算を行います。全体を管理するのが制御装置で、これがプログラムの実行やコンピュータの動作を制御します。記憶装置には主記憶装置と補助記憶装置の2つがあります。

CPUの基本構成

CPUはプログラムの実行を制御する装置であり、演算機能と制御機能を合わせた装置です。なので、演算装置と制御機能を合わせた装置といえます。CPUの構成は主にレジスタ、デコーダ、ALUがあります。

ALUは算術論理演算を行う装置であり、四則演算や論理演算を担当します。

デコーダはCPUが実行する命令を解読し、解読器とも呼ばれます。

そして、レジスタは小容量で高速アクセス可能な記憶装置で、データやアドレス、命令などを格納します。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、汎用レジスタなど、様々な種類のレジスタがあります。

プログラムカウンタは、実行する命令が保存された主記憶装置のアドレスを保持するレジスタです。このレジスタは、次に実行する命令が記憶装置内のどの場所に保存されているかを示す値を保持します。

命令レジスタは、フェッチした命令の内容を一時的に保存するレジスタです。CPUが主記憶装置から取り出した命令を一時的に記憶しておく役割を担います。

メモリアドレスレジスタは、捜査対象となるメモリ上のアドレスを保持する役割を持つレジスタです。コンピュータ内部でメモリアクセスに必要なアドレスを管理し、
主にメインメモリの特定の番地を指定するために用いられます。

汎用レジスタは演算に必要なデータを一時的に保持するためのレジスタで、自由に使用できます。演算用のデータを保持する他、カウント値の保存などにも利用され、様々な目的で汎用的に活用されます。

まとめ

本記事のポイントを以下にまとめます。