CPUの命令

最終更新日 2023年12月30日

基礎

CPUの命令とは、CPUに処理を指示することです。メイレイと読みます。

制御ユニットが命令を解読、演算ユニットが命令を実行

CPU内部に制御ユニットと演算ユニットがあります。制御ユニットとは、メインメモリーから命令を読み込み、読み込んだ命令を解読し、解読した命令の内容を演算ユニットに伝える回路です。演算ユニットとは、命令の内容に従って処理を行う回路です。

CPUが命令を実行する流れを大雑把に言うと、メインメモリーからCPUの制御ユニットに命令を読み込み、命令を解読します。解読した命令の内容を演算ユニットに伝え、演算ユニットが解読内容に従って命令を実行します。命令の実行結果をメインメモリーに書き込みます。

1命令実行完了に4クロック必要

命令の実行は、命令を読み込む(フェッチ)、命令を解読する(デコード)、命令を実行する(エグゼキューション)、命令の実行結果を書き込む(ライトバック)に分類できます。それぞれ1クロックで1回行います。そのため、1つの命令の実行が完了するまで4クロック必要です。実際のCPUではもっと複雑なので4クロックではありません。1つの命令の実行完了までに複数のクロックが必要であることは同じです。

命令が機械語で書かれている

CPUの命令が、0と1の羅列の機械語で書かれています。機械語とは、CPUが直接理解し実行できる言語です。機械語のままでは人間が理解するのが困難です。機械語ではなくアセンブリ言語で書かれた命令だと人間が理解できます。

命令のサイズ

命令のサイズが命令によって違いますが、1個当たりの命令のサイズが数バイトです。例えば7バイトの命令もあれば5バイトの命令等もあります。ちなみに、1ビットが0か1です。1ビットが8個で1バイトです。

CPUが対応する複数の命令

CPUが対応する命令がCPUによって違います。例えばインテルのCPUが対応する命令が100種類以上あります。このようなCPUが対応する複数の命令を命令セットと呼びます。

技術により命令セット追加

CPUによっては機能を高めるために対応する命令セットを追加しています。特定の技術に対応することによって対応命令セットが追加となります。そのような技術に、例えばインテルのCPUの場合、 MMX 等があります。AMDのCPUの場合、 3DNow! 等があります。

プログラミングに関わる基本仕様

CPUの命令セットと似た用語に命令セットアーキテクチャーがあります。命令セットアーキテクチャーとは、CPUの命令セットやレジスター等、プログラミングに関わる基本仕様です。

命令セットアーキテクチャーの例

命令セットアーキテクチャーには、例えばインテルCPUの場合、 IA-32(Intel Architecture 32) 、 IA-64(Intel Architecture 64) 等があります。

・命令 - 意味・説明・解説 : ASCII.jpデジタル用語辞典(2010/04/19更新記事)
・CPUはどのように計算しているのか（1）（2ページ目） | 日経クロステック（xTECH）(2007/08/06公開記事)
・CPUはどのように計算しているのか（1）（3ページ目） | 日経クロステック（xTECH）(2007/08/06公開記事)
・Part2　CPUの基本的な動作原理とは | 日経クロステック（xTECH）(2007/08/27公開記事)
・Part2　CPUの基本的な動作原理とは（2ページ目） | 日経クロステック（xTECH）(2007/08/27公開記事)

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