コンピュータの動作と管理 第２回 演算装置の仕組み 演習問題

[1]クロックの動きについてまとめなさい

クロック信号は、パルス信号と呼ばれる信号であり、電圧の高い状態と低い状態を交互に繰り返す信号で、一定時間にクロックが変化する回数をクロック周波数と言う。クロック周波数が高いほど短い時間で命令を実行することができる。
プロセッサーを構成する電子回路は、それぞれが独立して動作するのではなく、クロック信号に同期して動作している。

[2]プロセッサーに備わる汎用レジスターの働きについてまとめなさい

汎用レジスターは、プロセッサーに備わる記録装置であり、計算途中の値や計算結果の記憶をする働きがある

[3]プログラムカウンターの働きについてまとめなさい

プログラムカウンターは、プロセッサーが実行するプログラムのいちを記憶する制御レジスターの1つである。プログラムカウンターの初期の値は0であり、命令の実行とともにプログラムカウンターの値が加算され、次に実行する命令のアドレスを表す。また、プログラムの流れを変えるジャンプ命令や条件判定などが実行されると、プログラムカウンターの値がジャンプ命令で指定されたアドレスに変更され、指定されたアドレスの命令実行につながる。

[4]あなたが利用しているパソコンのクロック周波数やプロセスのコア数について調べよう

クロック周波数・・・1.4 GHz
プロセスのコア数・・・クアッドコア

[5]プロセッサーにSMID型の命令が搭載されるようになった理由を考えなさい

コンピュータで画像や音楽、映像といったマルチメディアコンテンツが取り扱われるようになった為である。マルチメディアコンテンツを取り扱う場合、データに対して繰り返し同じ処理を行う事が多く、通常のプログラムで用いる命令でも対応は可能であるが、命令実行の効率が悪い。このため、マルチメディアコンテンツを取り扱うことに適したSIMD型の命令が搭載されるようになった。動画編集やゲームなど、マルチメディアコンテンツを取り扱うプログラムでは、SIMD型の命令に対応したものが多い。また、モバイル端末のようにプロセッサーの性能が低いコンピュータの場合、マルチメディアコンテンツ専用のDSPを搭載してプロセッサーの性能不足を補うこともある。

[6]GPUプロセッシングが用いられるようになった理由を説明しなさい

GPUはコンピュータの画像処理を担当するプロセッサーである。GPUは画素を対象とした演算を高速に行う為に多くのプロセッサーを持つ。このことから、通常のプロセッサーよりも並列計算が得意であり、同様の処理を行う画像処理や動画変換、物理シュミレーションなどに応用が可能であるため、津上の画像処理以外にGPUを用いいるGPUプロセッシングが行われるようになった。GPUプロセッシングに対応したプログラムは、動画編集やゲームなど、マルチメディアコンテンツを取り扱うものに多い