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目次

序文：

フォン・ノイマン型コンピューターアーキテクチャ

最新のコンピュータ アーキテクチャ:

要約:

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序文：

今日のデジタル時代において、コンピューター ハードウェアは技術進歩の証人であるだけでなく、その進歩の基礎でもあります。これらは、単純なパーソナル コンピューティング タスクから複雑なデータ分析や人工知能アプリケーションに至るまで、私たちの日常生活に不可欠なデジタル エコシステムの中核を形成しており、ハードウェアのパフォーマンスと信頼性は私たちの仕事の効率と生活の質に直接影響します。ただし、コンピューター テクノロジーがどのように進化しても、その基本的な構成要素は常に変わっておらず、それらが現代のコンピューターを構築するための構成要素となっています。

この記事の目的は、コンピュータ ハードウェアの基本コンポーネントを詳しく調べ、これらのコンポーネントがどのように連携してコンピュータ システム全体の動作をサポートするかを明らかにすることです。

初期のコンピュータ ENIAC では、この大きな男でも計算を実行できましたが、スタッフによる手動配線計算を制御します。

そして、この種の手動計算は、コンピューターの実行速度を大幅に制限します。現時点ではフォン・ノイマンすべての手順を事前に決定しておき、コンピューターはその手順に従うだけでよいというアイデアが提案されました。

これは実際には保存されたプログラムです。

いわゆるストアドプログラムとは、命令がバイナリコードの形式でコンピュータのメモリに事前に入力され、プログラムの最初の命令がメモリ内の最初のアドレスに従って実行され、その後他の命令が実行されることを意味します。プログラムの実行が終了するまで、プログラムで指定された順序で実行されます。

フォン・ノイマン型コンピューターアーキテクチャ

フォン ノイマンによって提案されたこのアイデアに基づいて、初期のフォン ノイマン マシン アーキテクチャが設計されました。

この図から、フォン ノイマン コンピューターの特徴を要約できます。

1. コンピュータは 5 つの主要なコンポーネントで構成されています
2. 命令とデータは同等の立場でメモリに格納され、アドレスによってアクセスできます。
3. 命令やデータはバイナリで表現されます
4. 命令はオペレーションコード（データをどのように演算するか）とアドレスコード（演算対象のデータがどこにあるか）で構成されます。
5. ストアドプロシージャ
6. によるオペレーター中心としては、入力装置であれ、出力装置であれ、オペレーターを介して完結する必要があります。

しかし実際には、このアーキテクチャには次のような欠陥があります。すべてのデータはオペレーターを介して操作する必要があるため、効率の低下につながります。

最新のコンピュータ アーキテクチャ:

したがって、現代のコンピューターのアーキテクチャは、次のようにしてこれを改善しています。算術中心のアプローチは記憶中心のアプローチに変更されました。

簡単な要約は次のとおりです。

ノイマン型コンピューターは演算装置を中心としており、すべてのデータ処理は演算装置を経由する必要がありますが、現代のコンピューター アーキテクチャはメモリを中心としており、すべてのデータ処理はメモリを経由する必要があります。

集積回路の出現により、人々は演算装置と制御装置を CPU に統合しました。

CPU＝演算装置＋コントローラ

したがって、上記のアーキテクチャは次のように更新できます。

 

コンピュータのハードウェアについては、次のように図で表すことができます。

要約:

この章では、ノイマン型コンピュータ アーキテクチャと現代のコンピュータ アーキテクチャについて 2 つのパートに分けて説明します。両者の主な違いは、ノイマン型コンピュータ アーキテクチャが演算ユニットを中心にしていることです。すべてのデータ処理は最初に演算ユニットを通過する必要がありますが、これにより効果が大幅に低下します。そのため、現代のコンピュータ アーキテクチャはそれを変更しました。この変更により、メモリが中心となり、データ処理フローが最適化されます。次の記事では、各ハードウェアの動作原理について詳しく説明します。

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