【基本情報技術者試験】プロセッサ1～CPUの基本～

今回は【コンピュータ（ハードウェア）編】CPUの基本的な事柄について紹介します。
その中でも特に『クロック周波数』というワードは試験にも出やすいので、しっかり覚えましょう。

CPUの基本

CPU（Central Processing Unit）とは、前回の記事では『コンピュータの制御装置,演算装置』と呼ばれるものでした。
コンピュータを動作させるためには必須のデバイスであり、ハードウェアから受け取った命令を処理します。

CPUはデバイス（機械）なので、中身は電子部品です。
よくCPUは『脳』と例えられるのですが、その性能が良いほど、処理速度が早くなります。

皆さんもパソコンで色々な操作を行うと思いますが、その際に『動作が重たいなぁ』と一度は思ったことがあるのではないでしょうか。
一度に色々な操作をやり過ぎると、よく『パソコンが重くなる』という状況に陥ります。
この理由の一つとして『受けた命令が多すぎて、それを処理するCPUの動作が間に合っていない』ということがあります。

そこで、CPUの性能をより良いものに変えると、同じような操作をしてもスムーズに処理してます。
もちろん性能の高いCPUほど価格は高価になっていくので、個人が所有するパソコンなどに、気軽に最高級のCPUを組み込むというのは難しいのですが・・・何らかサービスを提供するサーバ用途の場合は、そのサービス提供を円滑に行うために用途にあった性能のCPUをマシンに組み込むことが大事になってきますね。

ではここで、そもそも『CPUの性能』とは、何に違いがあるのかご存じでしょうか？
実は何種類かの要素があります。
今回は、その中の一つの『クロック周波数』『バス』というものを紹介いたします。

クロック周波数

コンピュータの内部では、あらゆる命令が最終的には『1』と『0』の羅列になっています。
この『1』『0』は、『ON（1）』『OFF（0）』と例えたらわかりやすいかもしれないですね。
CPUではこのON/OFF信号を切り替えることで、あらゆる処理を実現しています。

そして、このON/OFF信号の切り替えが速ければ速いほど、処理速度は上がります。

一回のON/OFFを1クロック（クロックパルス）と呼び、1秒間に繰り返せるON/OFF信号の回数を『クロック周波数』と呼びます。周波数なので、単位はHzとなります。

CPUの製品カタログなどを見ていると『クロック周波数 2.5GHz』等と書かれていることが多いのですが、これは、1秒間に250億回のON/OFFサイクルを実行出来るCPUということになります。

基本的には、このクロック周波数に応じてコンピュータの処理速度も上がるのですが、注意点があります。

それは、『クロック周波数が2倍になるとシステム全体の動作速度も必ず2倍になるというわけではない』という点です。
なにか処理を行うということは、記憶装置などの他の装置とも連携をしなければいけなくなるため、それら記憶装置などの性能も関わってくるからです。
また、CPUはクロック周波数を上げるほど処理の中で発熱をしてしまい、それによってパフォーマンス（処理能力）が落ちるということもあります。

この注意点は試験でも問われがちなので、覚えておきましょう。

また、他にも下記の用語も試験に問われることがあります。

内部クロック：CPU内の処理でのクロック周波数
外部クロック：CPU外部とのデータ転送処理でのクロック周波数

ここはちょっと難しい話になるのですが、一言でいうと、このクロック周波数はケースによって変わるということです。
外部クロックは、内部クロックよりも速度は低下します。

クロックに関しては以上となります。
クロック周波数はよく試験に出てくるワードなので、しっかり覚えておきましょう。