3. プログラムの実行手順 ( 3 / 15 )
学習の目的
命令の実行手順について理解する
CPUのレジスタについて理解する
CPUがどのような手順で命令を実行しているかを学びましょう。
まずは、前回のおさらいです。
コンピュータにインストールされたプログラム(ソフトウェア)は、補助記憶装置に保存されています。
なぜ補助記憶装置に記録されているかは分かりますか？
電源を落としても残しておきたいからですよね？
そうか、主記憶装置だと、電源を落とすと消えてしまうから、せっかくのインストールされたデータも消えてしまうね。
その通りです。でも、補助記憶装置は、記憶装置の中でも動作が遅いんです。
そして、プログラムを実行すると、補助記憶装置に保存されたプログラムが、主記憶装置に読み込まれます。
CPUは、主記憶装置に格納された命令やデータにアクセスしながら、命令を実行していきます。
主記憶装置には、記憶された位置を表す
また、番地はアドレスの単位を表すときにも使用されます。例：1000番地
CPUは、主記憶装置に格納された命令やデータにアクセスしながら、命令を実行していきます。
プログラム中の各命令は、CPUにおいて以下の順序で実行されます。
あくまでも、一つの命令の実行を行う手順となります。
| 順序 | 処理名称 | 説明 |
|---|---|---|
| 1 | 命令の取り出し (命令フェッチ) |
CPUの制御装置が、主記憶装置から一つの命令を取り出す。 |
| 2 | 命令の解読 | 制御装置が取り出した命令を「命令デコーダ」を使用して解読する。 どのような処理を行うかを判断する。 |
| 3 | 対象データの読み出し | 命令が使用するデータを、命令中に記載されているアドレスから取り出す。 |
| 4 | 命令の実行 | CPUが命令を実行する。 |
CPUは、1つの命令をこの4つの処理で実行しています。
レジスタとは、CPUが命令を実行するときに使用する、CPU内の一時的な記憶領域です。
他の記憶装置と比較してもアクセス速度は非常に速いです。
CPUは、「制御装置」と「演算装置」の組み合わせだよね。
「記憶装置」も入っているってことなのかな？
はい。レジスタは確かにCPU内の記憶する部分ですが、目的は命令を実行するために一時的に使用するだけなので、データの記憶を目的としているわけではありません。
そのため、記憶装置の分類には含まれないんですね。
レジスタには、以下のような種類があります。
| レジスタ名 | 利用用途 | 使用する装置 |
|---|---|---|
| 命令レジスタ | 命令の取り出しで取り出された命令を記録する。 | 制御装置 |
| プログラムカウンタ | 次の命令が入っている、主記憶装置のアドレスが格納されている。 | 制御装置 |
| フラグレジスタ | 演算結果の状態に応じて、命令の分岐などを制御するために使う。 | 制御装置 |
| 汎用レジスタ | 機能を特定せず、一時的な値の記憶に使用されるレジスタ。 | 演算装置 |
それでは、加算命令を例に、命令の実行手順を動画で確認しましょう。
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アドレス |
主記憶装置内に割り当てられている番号。 |
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番地 |
アドレスの単位。 |
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命令の実行手順 |
「命令の取り出し」、「命令の解読」、「対象データの取り出し」、「命令の実行」の順で実行される。 |
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命令デコーダ |
命令の解読を行うCPU内の装置。 |
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レジスタ |
CPU内にある、命令の実行時一時的にデータを記録する場所。高速にアクセスができる。 |
