コンピュータ・アーキテクチュア第９回

　　１６ビットCPU　８０８６　の命令体系
（今の６４ビットCPUでは命令が拡張されているが基本構造は変らない）

　ここで、具体的に、ＣＰＵが命令を実行する様子を、簡単な例で説明しましょう。

　「４０００番地のデータと、４００４番地のデータを加えて、結果を、４００８番地に書き出す。」

　という命令があったとします。
　これを、次のように書くとします。（　［　］　は、そのアドレスにあるデーを現しますが、詳細は後で説明します。）

　［４０００］　＋　［４００４］　−＞　［４００８］

ＣＰＵは、次のような順序で命令を実行していきます。

（１）　ＩＰレジスタ（次に実行する命令のアドレスを示すレジスタ。）の示すアドレスを、命令読み込み位置として指定する。
（２）　命令を読み込み、解釈する。
（３）　データの読み込み位置を示すアドレスレジスタを指定する。
（４）　データを読み込むアドレスを指定する。
（５）（６）　指定のアドレスから、データを、汎用レジスタに読み込む。
（７）　ＡＬＵに指定の演算を指示
（８）（９）　指定の汎用レジスタの内容をＡＬＵに送って演算を行う。
（１０）　演算結果を汎用レジスタに書き戻す。
（１１）　汎用レジスタのデータを、指定のアドレスに書き戻す。

（注）上記の動作は、１つの命令では出来ず、複数の命令を実行することになりますが、煩雑になるので、命令の読み込みは、最初の１回だけ掲げました。

　現在のパソコンで使用されているＣＰＵの主流である、Ｐｅｎｔｉｕｍ４が、どのように進化してきたのかを表に掲げました。
（もちろん、他の種類のＣＰＵもありますが、ここでは、省略しました。）

ビット数は、一般的に考えられているビット数である。８０４８６以降、外部バス幅は６４ビットになっているが、内部レジスタが３２ビットなので、３２ビットＣＰＵに分類する。
トランジスタ数、とは、内部の回路を構成する素子で、トランジスタに相当する部分の数をさす。
クロックは、大体のクロックであり、多少の幅がある場合もある。


　現在のＰｅｎｔｉｕｍ４　は、それ以前の物より、処理能力が向上しているとはいえ、基本的な設計思想は、８０３８６に於いて提唱されたものを引きついでいる。そのため、８０３８６以降のＣＰＵは、内部処理の形式の変化や、命令の充実、速度の向上などがあるものの、「３８６アーキテクチュア」と呼ばれている。

　８６系ＣＰＵの命令体系の基本は、８０８６ＣＰＵによって作られ、その後、命令を拡張する形で発展してきたが、ここでは、その基本となる、８０８６ＣＰＵの命令を基本に、ＣＰＵでは、どのような命令が実行されているのかを解説していく。

　Ｊａｖａにしても、Ｃ言語にしても、どのような言語で書かれたプログラムも、最終的には、ＣＰＵの分かる言語「機械語」に変換されてから、実行される。この、各言語を、機械語に変換する作業を「コンパイル」という。
　なお、「機械語」を直接人間が書くのは困難なので、機械語を、人間のわかりやすい形式でプログラムできるように作られた言語を「アセンブリ言語」という。

　ここのリンクからの書籍コピーを用いてアセンブリ言語の概要を説明します。


８０８６CPUの命令体系

　なお、この命令解説は、ＣＰＵの動作を理解するために重要な問題を多数含んでいるので、来週、再来週も、引き続き行います。

第４世代ｃｏｒｅアーキテクチュア（2013年）　ｉ７
http://www.nikkei.com/article/DGXNASFK0402N_U3A600C1000000/

• Core i7、Core i5を理解する：まずは基礎知識
• Core i7、Core i5を理解する：マルチコアについて
• Core i7、Core i5を理解する：HT テクノロジーとは
• Core i7、Core i5を理解する：ターボ・ブースト・テクノロジー
• Core i7-800、i5-700シリーズは強化されたターボ・ブースト・テクノロジー
• Core i7-800、i5-700シリーズのプラットフォーム

CPUのまとめ

• Core 2 Duoの特徴
• Core 2 Quadの特徴
• Core i7-900シリーズの特徴
• Core i7-800シリーズの特徴
• Core i5-700シリーズの特徴
• 今後（2010年）登場予定とされるCore i3とCore i9

CPUの構造などについての教材を書いてある人のページリンク
http://www.way-on.com.tw/PCbasal/kiso/cpu6.htm

http://www.takenet.or.jp/~ichirou/shittakaburi/c/language/program.html

http://www.calvadoshof.com/Advocate/2007No03.html

４コアCPU（2006年）
http://pcnomori.blog.fc2.com/blog-entry-139.html

私のページと似ている（鹿児島大学）
http://www.ibe.kagoshima-u.ac.jp/edu/expI/theme13/

AMD２０１３年のロードマップ（読みこなしの練習に使える）
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/kaigai/20121121_574241.html

AMD　CPUの構造
http://pc.nikkeibp.co.jp/article/news/20121002/1065306/?SS=imgview_sp&FD=-652795730

i5　内部構造の記事（２０１０）
http://news.mynavi.jp/special/2010/clarkdale/index.html

CPU　と　GPU　　
http://ja.wikipedia.org/wiki/Graphics_Processing_Unit

PC用語いろいろ解説　DDR3など
http://kakaku.com/magazine/062/p01.html

X86-64アーキテクチュア（分岐予測）（2002年）
http://news.mynavi.jp/news/2002/06/27/10.html

タイトル　　arch9　　　　　　　　　宛先　fujiki.kougei@gmail.com

宛先 　　fujiki.kougei@gmail.com
タイトル　arch9

課題：

（１）　CPU進化の表の最後の部分の　★　★★　★★★　の部分には、どのようなCPUを入れたらよいか。

（２）　一般に、メモリ上では、プログラムとデータは、別の領域に置かれる。なぜ、そのようにするのか。一緒にすると、どのような問題があるのか、考えて述べなさい。

（３）　上の図に書かれている略号の、　ＩＰ　とは、何をするものか。ＡＬＵとは、何をする物か、説明しなさい。