Transcript コンピュータの基本構成と動作原理(PPTファイル)

2009. 4.13
Ibaraki Univ. Dept of Electrical & Electronic Eng.
Keiichi MIYAJIMA
教科書および参考書
教科書：
春日 健，舘泉 雄治：計算機システム，コロナ社，2005年，
ISBN 4-339-01197-5
参考書：
柴山 潔：コンピュータアーキテクチャの基礎,近代科学社,2003
年
レポートの〆切と提出先
レポート提出先：
E6棟（電気電子南棟）４F404室（宮島教員室）前
レポートBOX
レポート〆切：
講義の翌日（火曜日）PM１：００頃
質問および授業に関する情報
授業に関する質問は、E-mailでも受け付けます。
質問がある場合は、下記のアドレス宛にメ－ルを送って下さい。
[email protected]
授業に関する情報は、下記のホ－ムペ－ジを見てください。
http://fm.ee.ibaraki.ac.jp/index.html
コンピュータの基本構
成と動作原理
コンピュータの基本構成
コンピュータの基本構成
コンピュータの基本構成
コンピュータの基本構成
コンピュータの基本構成
コンピュータの基本構成
マザーボード
コンピュータの５大装置
１．入力装置
２．出力装置
３．記憶装置
４．演算装置
５．制御装置
コンピュータの５大装置
１．入力装置
２．出力装置
３．記憶装置
４．演算装置
５．制御装置
コンピュータの５大装置
１．入力装置
２．出力装置
３．記憶装置
４．演算装置
５．制御装置
コンピュータの５大装置
１．入力装置
２．出力装置
３．記憶装置
４．演算装置
５．制御装置
コンピュータの５大装置
１．入力装置
２．出力装置
３．記憶装置
４．演算装置
５．制御装置
コンピュータの５大装置
入出力制御装置は「５大装置」には含まれな
い！！
コンピュータの動作原理
コンピュータはどのように動いているのか？
簡単に説明する。
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
①プログラムカウンタの値
に従って読み出すべき
主記憶装置のアドレス
が指定される
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
② 主記憶装置のアドレス
の内容（命令）が命令
レジスタに読み出され
る
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
③ プログラムカウンタの
値がインクリメント（＋１）
される
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
④ 命令レジスタの内容に
よりアドレスレジスタが
読み出すべきデータの
アドレスを示す
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
⑤ そのアドレスに格納され
ているデータを読み出
す指示をする
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
⑥ データがＡレジスタに読
み出される
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
⑦ 命令レジスタの指令に
基づいてＡレジスタの内
容とＢレジスタの内容
が演算回路によって処
理される
演算結果は一旦Ａレジ
スタに格納される
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
⑧ アドレスレジスタが処理
結果を格納すべきアド
レスを指定する
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
⑨ 結果が格納される
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
⑩ ①から⑨を繰り返し、プ
ログラムを逐次実行す
る
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
データ
データ
結果
命令レジスタ
ＣＰＵ
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
Ａレジスタ
ＣＰＵとは制御装置と演算
装置を合わせたもの
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
命令やデータが主記憶装
置とＣＰＵを言ったり来たり
している
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
取り出し
サイクル
解読・実行
サイクル
ＣＰＵの動作サイクル
サイクルの速度を
表す数字
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
命令やデータが主記憶装
置とＣＰＵを言ったり来たり
している
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
この部分の性能もコン
ピュータの速度を左右する
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
命令
命令
プログラム
カウンタ
・・・
命令レジスタ
データ
データ
結果
アドレス
レジスタ
主記憶装置
制御装置
Ａレジスタ
Ｂレジスタ
演算回路
演算装置
コンピュータの動作原理
取り出し
サイクル
解読・実行
サイクル
プログラム内蔵方式
（ストアドプログラム方式）
本日の課題
１．コンピュータの５大装置とは何か？
装置名とそれぞれの主な役割を述べよ
２．コンピュータの構成要素（５大装置）のうち、
命令を取り出し、解釈して、その命令が実行さ
れるように他の装置へ動作指示するとともに、
次に実行するアドレスを決める機能をもつ装
置は何か？ （平成１０年春期 基本情報処理技術者試験）