CPUのいろんな特性について！

質問

三つほど質問があります！！

１．CPUの電源（電源電圧）ってなぜ２系統必要なのです　　　か？？
２．CPUの性能評価指標の意味と内容について教えてくださ　　い！
３．CPUの命令の実行サイクルについて教えてください！！

現在勉強中なのですがここらへんがいまいちです。
いいサイトとかもありましたら教えてくださいお願いします！

回答No.3

rot-N · ベストアンサー

1.メモリ、周辺のI/Oは、少し前までは電源電圧5Vでした。現在は3.3Vが主流です。周辺I/Oとやりとりをする信号の端子は、その電圧に合わせる必要があります。(詳しくは内部の回路を説明しなければいけないので省きます。)
で、CPU内部は、その電圧で動作させると、スピード、消費電力の都合からダメ(え？「ダメ」じゃ回答にならないって？・・・(^^;)・・・まぁ、消費電力Wは電圧の2乗に比例しますということで・・・。)なんです。ですから、コア部分は電源電圧を下げます。

ですから2系統必要です。

2.性能評価指標
ベンチマークもそうですね。
X86だけを考えているのならキャッシュの量とクロック数と1クロックあたりの命令数で大体決まるのですが、MACのCPUであるPowerPCとX86とを比べるというと、そんなに単純な話ではないので使う側は困っちゃいますね。

3.
メモリから命令を取り込むFetch
命令をデコードするDecode
命令を実行するExec
命令の結果をメモリに書き戻すWriteBack

さて、余談を一つ。
CPUは1GHz以上で動作していますが、メモリは200MHz程度で読み出しています。
つまり、キャッシュに入っていないデータだけを読む場合は、CPUは延々Fetchサイクルで待たされることになります。
昔のPCは1次、2次のキャッシュを外す(利用しない)という設定ができたのでキャッシュの効きを体感する事が出来ました。

回答No.2

Microstar

もう転職した身なんですが、前は大手電機メーカーで４、８ｂｉｔマイコンのパターン設計をしていたので、少々説明します。

１．CPUの電源（電源電圧）ってなぜ２系統必要なのですか？？
　ＣＰＵの消費電流容量の問題とパターン設計の都合上です。
　クロック数が高くなれば高くなるほど消費電流容量も増加してくるので、２系統に分けた方がチップサイズが小さくなるメリットがあるからです。
　それからもう１つは熱対策もあります。

２．CPUの性能評価指標の意味と内容について教えてください！
http://www.geocities.jp/mickey_son/hardware/processor/processor.htm
上記のＵＲＬをご覧ください。

３．CPUの命令の実行サイクルについて教えてください！！
　マシン語単位での実行サイクルと考えた方がいいです。
ＣＰＵの中のクロック関係の配線はｐｈ１、ｐｈ２、ｐｈ３、ｐｈ４・・・何本かあり、それぞれ周期的に動作するようになっています。

回答No.1

Toshi0230

１，２は知らないので他の識者の方にお任せします（＿＿；

ＣＰＵの命令実行サイクルは、大まかに分けて４つに分類されます。

1. Fetch : メモリ上から実行命令を取得します。
2. Decode: 取得した実行命令を"micro code"と呼ばれる、よりミクロな単位の言語に変換します。
3. Exec : 変換した命令を実行します。
4. Write back: 実行した結果をメモリに書き戻します。

通常はこの各段階の動作を、並列化して実行します（パイプライン）。最近のPC用CPUで、パイプラインの段数が10段とか20段とか言うのはこの４段階をさらに細分化して並列動作させているわけです。

Googleで検索してみたら、以下のページにわかりやすい説明がありましたのでURL乗せておきます。

参考URL：

http://pc1.moo.jp/kiso/cpu4.htm