身近な電気の探検隊〜コンピューター

 パソコンの回路や装置はどれも大切なものばかりですが、なかでも、よくパソコンの「頭脳」と呼ばれるのがCPUです。

CPUはCentral Processing Unitの略で中央演算処理装置といいます。本来の意味は、コンピューターの主要な処理部分をまとめた一連の装置群でしが、最近は、Intel社製のPentiumやCentrinoなど１つの集積回路※（Micro Processing Unit=MPU）になっています。したがって、CPUとMPUとは、ほぼ同じ意味で使われていると考えていいでしょう。

さて、CPUが行うコンピューターの主要な処理とは、実際にどのような仕事（処理）なのでしょうか。CPUは「入力」「加工」「記憶」「表示」「保存」「出力」「制御」のすべての仕事をしていると言っても過言ではありません。

CPUそのものは、基本的にプログラムからの命令（コマンド）を実行（処理）するだけです。ただひたすら命令の順番に作業をこなしつづけるのです。
とはいえ、命令はさまざまで、計算をしなさい（コンピューターでは「演算」と言います）、その結果をディスプレイに表示しなさい、印刷しなさい。音楽であれば演奏をしなさい、それをスピーカーに出力しなさい。また、記憶装置に保存しなさい、光ディスクに記録しなさい……等々があり、演算ばかりではなく、さまざまな装置や機器に仕事を割り振ったりさばいたりするのもCPUの仕事なのです。

CPUは、命令を解釈して演算・実行する「演算機能」と、命令の流れや機器の管理をする「制御機能」の大きく２つの役割を果たしています。

※集積回路（IC, Integrated Circuit）：ICと呼ばれています。トランジスターや抵抗、コンデンサー、ダイオードなど、さまざまな素子を集めて半導体基板の上に装着し、特定の働きをする電気回路電子回路を一つにまとめたものです。現在ではいろいろな機器に組み込まれています。

CPUの性能は「１つの命令で処理できるデータのビット数」と「動作速度」で確かめることができます。

「１つの命令で処理できるデータのビット数」は、CPUの一部にある、データや演算の結果を一時的に格納するレジスターと呼ばれる“部屋”のサイズで決まり、現行のレジスターの多くは４バイトです。１バイト＝８ビット※ですから、４バイトは32ビットになります。したがって、現在、パソコンの主流は32ビット CPUということになります。なお、一部に64ビットのレジスターを備えたCPUや、１つの集積回路に２つの演算回路を搭載したデュアルコアのCPUもあります。

「動作速度」は、クロック周波数や動作周波数とも呼ばれます。CPUは、一種の時計（＝クロック。実際には水晶発信器です）を動作の基準にしており、その時計の発振するパルスの数が大きいほど処理速度は高速化します。現在もっとも一般的な米Intel社製のPentium 4のクロック周波数は4G（ギガ）Hzに迫っています。1GHzとは10億（10の9乗）回／秒のパルスですから、ごく単純にいって、4GHzのCPUは１秒間に40億回の命令をこなす能力があると考えていいでしょう。

ちなみに、1981年、米IBM社が世界で初となるパソコンに搭載されたCPU（Intel社製8088）のクロック周波数はわずか5M（メガ）Hz（500万回／秒）にすぎませんでした。

※ビット（bit）：コンピューターが扱う情報の最小単位をビットといいます。ON/OFFのように2つの選択肢のどちらかを値として保持することができます。通常ビットの値は0または1の値で表されます。8ビットあれば2の8乗通り（2×2×2×2×2×2×2×2＝256通り）の情報を表すことができます。8ビットをまとめて1バイト（byte）といいます。