プロセッサーのタイプと速度

マイクロプロセッサは、データの実際の処理を実行するパーソナルコンピュータのコンポーネントです。これはマイクロチップに収まる中央処理装置（CPU）であり、単純な命令を非常に迅速に実行する非常に複雑なスイッチング回路を備えています。

マイクロプロセッサの集積回路パッケージには、この材料で作られた数百万のトランジスタやその他のコンポーネントを含むシリコンチップが含まれています。チップのトランジスタは非常に小さいため、少量の高電圧電流（静電気など）でもチップが破壊される可能性があります。

このため、すべての大規模集積回路は、 静電気の可能性を最小限に抑える方法で処理する必要があります。

このような小さな領域に非常に多くの回路が格納されているため、マイクロチップは大量の熱を発生し、チップの過熱を防ぐために冷却システムを必要とします。コンピューターのマザーボードでは、CPUチップは大きなフィン付きの金属製ヒートシンクで覆われ、冷却ファンからの空気の流れが熱を逃がします。

一般に、マイクロプロセッサは、ダイオード、トランジスタ、抵抗などの数千の小さなコンポーネントで構成される小さなシリコンチップに統合されたCPUであり、これらが連携して動作します。

プロセッサーのタイプ

IntelとAMDはどちらも、さまざまなシステム向けのプロセッサを製造しています。 Intelはデスクトップコンピュータ用のCore、Pentium、Atom、Celeronプロセッサファミリを製造していますが、その一方で、AMD Athlon、Sempron、Ryzenプロセッサなどがあります。

IntelまたはAMDによって製造された各プロセッサには特定の機能があり、PCやオフィスのワークステーションなどの特定のシステムを提供します。各プロセッサは、組み立てられているか、ゼロから構築されているか、更新されているかに関係なく、特定のコンピュータに適応します。

PCで最も一般的に使用されるCPUはIntel製です。 IBMが元のIBM PCにIntel 8088チップを選択して以来、ほとんどのPCクローンはIntelシリーズCPUを使用しています。

AppleのMacintoshシリーズのコンピューターは、もともとMotorola 68000シリーズのマイクロプロセッサーを使用していましたが、Motorola CPUはIntel CPUとは異なる命令セットを使用するため、MacでPCソフトウェアを実行することは簡単ではありません（逆も同様です）ただし、データファイルの転送は問題ありません。）

さまざまなタイプのマイクロプロセッサについて以下で説明します。

8085マイクロプロセッサー

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8085マイクロプロセッサは、1977年にIntelによって、NMOSテクノロジーを利用して設計されました。

このマイクロプロセッサの構成は、8ビットのデータバス、16ビットのアドレスバスで、最大64 kb、16ビットのカウンタおよびスタックポインタ（SP）をアドレス指定できます。 6ビットのレジスタは、BC、DE、HLのペアで配置されます。 8085マイクロプロセッサには5ボルトの電源が必要です。

8086マイクロプロセッサ

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このマイクロプロセッサもIntelによって設計されました。これは、1MBのストレージを備えた20本のアドレスバスラインと16本のデータラインを備えた16ビットプロセッサです。 8086マイクロプロセッサは強力な命令セットで構成されており、乗算や除算などの演算を簡単に実行できます。

8086マイクロプロセッサには、 最大モードと最小モードの2つの動作モードがあります。最大動作モードは、複数のプロセッサを搭載したシステムで使用されます。最小動作モードは、シングルプロセッサのシステムで使用されます。このマイクロプロセッサの特徴を以下に説明します。

8086マイクロプロセッサーの機能

マイクロプロセッサの最も重要な特性は次のとおりです。

このマイクロプロセッサのパフォーマンスを向上させるために、 パイプ内に 2つのプロセスがあり、それらは命令を取得して実行するフェーズにあります。フェッチサイクルは、6バイトの命令でデータを転送し、1行に格納できます。実行ステージが担当します。 8086マイクロプロセッサは2900トランジスタで構成され、 256個のベクトル化された割り込みを備えています。

マイクロプロセッサのクロック速度

クロック速度は、ヘルツ（Hz）と呼ばれる1秒あたりのサイクル数の単位で測定されます。コンピュータボードとCPUは、数百万から数十億ヘルツ、メガヘルツ（MHz）、ギガヘルツ（GHz）の速度で動作します。

IntelプロセッサとAMDプロセッサは異なる内部設計を使用しているため、たとえば、2.4 GHz AMDプロセッサと3.0 GHz AMDプロセッサを比較すると、3.0 GHz AMDプロセッサはより高速に実行されます。しかし、AMDとIntelによって製造された2つの2.4GHzプロセッサを比較しても、どちらがより高速に動作するのかを特定できません。

機能するために、プロセッサはタスクをいくつかの段階に分割します。通常、 Intelプロセッサはより多くのステージを実行するため、AMDプロセッサよりも多くの処理を実行し、タスクを完了するのに時間がかかります。

マザーボード上のデジタルチップは、マザーボード上のクロック信号（一連のパルス）によって互いに同期されます。

あなたはそれをコンピュータの「ハートビート」と考えることができます。クロックの刻時が速いほど、コンピューターの実行速度も速くなります。しかし、この場合は失敗するため、クロックはチップの速度より速く実行できません。

チップ技術が向上するにつれて、チップの実行速度が加速しています。 CPUは、残りのマザーボード（CPU速度の何分の1かで同期する）よりも高速に動作します。

スピードを上げる

ただし、プロセッサの市場を検索している場合、考慮すべき事項のリストがあります。伝統的に、ほとんどの消費者が見る唯一のものは、その完全なギガヘルツパワーです。

これらの人々の多くは、それが何を意味するのかさえ知らないでしょう（これは、プロセッサーが1秒間に完了するクロックサイクルの数であり、10億単位です）が、比較するのは簡単です。

ここ数年は、ブースト速度という追加機能をもたらしました。ほとんどのグラフィックスとプロセッシングユニットには、クロックスピードと「ブーストスピード」があります。 Intelはこれをターボブーストと呼びます。 AMDはそれをブーストクロックと呼んでいます。

この新しいマイクロプロセッサー技術は自動的にパフォーマンスを向上させ、コアの速度を上げ、それにより効率を向上させます。

マイクロプロセッサの分類

基本的に、マイクロプロセッサの5つの分類が受け入れられます。

CISC

注文は、他の低レベルのアクティビティと組み合わせて実行できます。主に、メモリカードへのデータのアップロード、ダウンロード、およびリカバリのタスクを実行します。それ以外に、1つのコマンド内で複雑な数学的計算も実行します。

このプロセッサは、プログラムあたりの命令数を最小限に抑え、命令あたりのサイクル数を無視するように設計されています。コードの長さが比較的短く、命令を格納するために追加のRAMが使用されるため、 コンパイラーを使用して高水準言語をアセンブリーレベル言語に変換します。

CISCプロセッサアーキテクチャ

大きなプログラムではより多くのストレージが必要になり、メモリコストが高くなるため、メモリのコストを下げるように設計されています。プログラムあたりのこの命令数を超えるには、操作を1つの命令に統合することにより、命令の数を減らすことができます。

CISCプロセッサの機能

このプロセッサは、さまざまなアドレッシングモードで構成されています。

命令の数が多い命令の実行に数サイクルかかる命令のエンコードロジックが複雑命令が必要な場合は複数のアドレッシングモード

RISC

RISCはReduced Instruction Set Computerの略で、コンピューターの命令セットを簡略化することで実行時間を短縮するように設計されています。

これらのタイプのチップは、マイクロプロセッサが特定のコマンド内で小さなタスクを実行できる機能に基づいて製造されています。このようにして、より多くのコマンドをより高速で完了します。

マイクロプロセッサでは、各セットの命令は、結果を統一されたランタイムで実装するために1クロックサイクルしか必要としません。したがって、コードの行数が増えると効率が低下するため、命令を格納するために追加のRAMが必要になります。 コンパイラーは、高水準言語命令セットをコンピューター言語に変換するために使用されます。

RISCプロセッサアーキテクチャ

このタイプのプロセッサは、高度に最適化された命令セットに使用され、 RISCプロセッサアプリケーションは、エネルギー効率が高いため、ポータブルデバイス向けです。このプロセッサの特徴を以下に説明します。

RISCプロセッサの機能

RISCプロセッサの主な重要な機能のいくつかは次のとおりです。

RISCプロセッサには単純な命令がありますレジスタの数と少ないトランジスタで構成されますロードとストアの命令はメモリの場所にアクセスするために使用されますこのプロセッサにはサイクルランタイムがあります

スーパースカラー

これは、ハードウェアをマイクロプロセッサにコピーして、一度に複数のタスクを実行するプロセッサです。 算術演算や乗算器として使用できます。それらは複数のオペレーティングユニットを持っているため、複数のコマンドを実行し、プロセッサ内の余分なオペレーティングユニットに常に多くの命令を発行します。

ASIC

一般的な目的ではなく特定の目的で使用されます。当初、ASICはドアマトリックス技術を使用していました。最近のASICには、多くの場合、32ビットプロセッサ、フラッシュ、RAMブロック、ROM、EEPROM、およびその他のタイプのモジュールがあります。

DSP（デジタルシグナルプロセッサ）

ビデオのエンコードとデコード、またはデジタルビデオのアナログおよびアナログからデジタルへの変換に使用されます。彼らは数学的計算に優れたマイクロプロセッサを必要としています。このプロセッサのチップは、ソナー、レーダー、ホームシアターオーディオ機器、携帯電話、テレビで使用されています。

プロセッサをすばやく簡単に選択する方法を読むことをお勧めします

このプロセッサに必要なコンポーネントは、プログラムされたメモリ、データメモリ、入力/出力、およびコンピュータエンジンです。このプロセッサは、アナログ信号をデジタル処理するように設計されています。このプロセスは定期的に行われ、電圧をデジタル形式に変換します。

このプロセッサのアプリケーションは、サウンドと音楽の生成、ビデオ信号の処理、2Dおよび3Dグラフィックスの高速化です。このプロセッサの例はTMS320C40です。

特別なプロセッサ

特別なプロセッサーは、いくつかの特別なプロセッサー用に設計されており、そのいくつかを以下で説明します。

コプロセッサー

通常のマイクロプロセッサよりも何倍も速く実用的な機能を処理できます。コプロセッサーの例は数学コプロセッサーであり、そのうちのいくつかは8087で、これは8086で使用されます。 80287は80286と共に使用されます。 80387は80386で使用されます。

入出力プロセッサー

このプロセッサには独自のローカルメモリがあります。 CPUが関与してI / Oデバイスを制御するために使用されます。入出力プロセッサの例としては、DMA制御、キーボードおよびマウス制御、グラフィックディスプレイ制御、SCSIポート制御などがあります。

トランスピュータ

このプロセッサには独自のローカルメモリもあり、プロセッサ間の通信のためにトランスピュータを別のトランスピュータに接続するためのリンクもあります。

トランスピュータはシングルプロセッサシステムに使用するか、外部リンクに接続して建設コストを削減し、パフォーマンスを向上させることができます。このプロセッサの例としては、T800、T805、T9000などの浮動小数点プロセッサがあります。

速度は重要ですか？

すべての要因が重要であり、 速度はそれほど効果がありませんでした 。ただし、異なるアーキテクチャ間で速度（GHzまたはMHz）を比較することはできません。 2.8 GHzのPentium 4を、最近のPentiumと同じ周波数で同等と見なすのは誤りです。 IPCの進化的飛躍（サイクルあたりの命令）はひどいものです。

最も正しいのは、各プロセッサーをそのカテゴリーで分類することです 。また、「予算が厳しい」ためにPCにローエンドプロセッサを装備し、ハイエンドプロセッサにアップグレードするまで使い続けるケースを見つけることができます。

Intel Pentium&Celeron / AMD Ryzen 3 / APU

この速度のプロセッサは、電子メール、Webブラウジング、オフィススイート、さらにはメディア/ HTPCセンターとしての優れたパフォーマンスなど、 基本的な日常業務に最適です。 Pentiumの場合、Ryzen 3とAPUは、まともなグラフィックカードが搭載されている場合、720pまたは1080の解像度で優れたパフォーマンスを発揮できます。

Intel Core i3 / AMD Ryzen 5 Quad Core

この速度範囲は、Webブラウジング、電子メールの操作、患者管理システムなどのビジネスプログラムの実行、および一般的なマルチタスクに最適です。このカテゴリは、平均的なオフィスコンピューター、またはゲーム用PCに多額のお金をかけたくないが将来的にコンピューターをアップグレードしたいユーザーに適しています 。

現在、 第8世代Intel Core i3には4コアがあり、第7世代と比較してパフォーマンスが向上しており、3 GBまたは6 GBのNvidia GTX 1050 TiまたはGTX 1060で大きな喜びをもたらします。また、4×4プロセッサとして非常によく機能するクアッドコアAMD Ryzen 5 1400も興味深いものです。 AMD Ryzen 5 1600 / 1600Xはゲームやストリーミングに最適ですが、3.9または4 GHzでオーバークロックすることはそれほど難しくありません。

Intel Core i5 / Intel Core i7およびAMD Ryzen 7

主流のプラットフォームの中では、範囲のトップです 。非常に強力なコンピューターが必要な場合、最高の要求での再生に最適で、超強力なデータベースとマルチメディア編集を使用するには、高性能コンピューターが必要です。個人的には、 第8世代Intel Core i7およびAMD Ryzen 7シリーズ （3.8または4 GHzオーバークロック）は、ゲームや作業に残忍なパフォーマンスを提供します。

間違いなく、これらはIntel Core i9やAMD Threadripperなど、より多くの量の熱狂的なプラットフォームに最適なオプションです。これで、プロセッサーについて知っておくべきすべての詳細についての記事を終わります。それらの中に存在するタイプと速度は？

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