RAMとプロセッサー

RAMとプロセッサは、コンピュータシステムを構成する2大要素です。一般的に、プロセッサは1チップ、RAMドライバは複数のICで構成されるモジュールで、いずれも半導体デバイスである。

RAMとは？

RAMはランダムアクセスメモリの略で、コンピュータが演算中のデータを保存するためのメモリである。RAMは任意のランダムな順序でデータにアクセスでき、保存されているデータは不安定で、つまりデバイスの電源が落ちると破壊される可能性がある。

初期のコンピュータでは、リレー構成がRAMとして使われていたが、現代のコンピュータシステムでは、RAMデバイスは集積回路の形をした固体デバイスである。RAMには、スタティックRAM（SRAM）、ダイナミックRAM（DRAM）、フェーズチェンジRAM（PRAM）という3種類の主なタイプが存在する。SRAMでは各ビットがフリップフロップの状態を利用してデータを記憶し、DRAMでは各ビットがコンデンサを利用してデータを記憶する。(SRAMとDRAMの違いについてはこちら）。

大容量デバイスの保存に一時的に使用されるランダムメモリーです。コンデンサが充電されると論理状態は1（High）になり，放電されると論理状態は0（Low）になります。各コンデンサはメモリビットを表し、データを保持し続けるためには定期的に充電する必要があり、この充電を繰り返すことをリフレッシュサイクルという。

プロセッサーとは何ですか？

マイクロプロセッサ（半導体ウエハ・基板上に構築された電子回路）のことで、プロセッサと呼ばれることも多く、コンピュータシステムの中央処理装置と呼ばれている。入力された情報をもとに処理を行う電子チップです。バイナリ形式の情報を操作、検索、保存、表示することができる。システムの各コンポーネントは、プロセッサの指示のもと、直接的または間接的に動作します。

マイクロプロセッサは、半導体トランジスタの発見後、1960年代に初めて開発された。この技術を使えば、部屋を埋め尽くすほど大きなアナログプロセッサやコンピュータを、親指の爪ほどの大きさにまで小さくすることができます。インテルは1971年に世界初のマイクロプロセッサ「インテル4004」を発売し、以来、コンピュータ技術の進歩とともに人類の文明に大きな影響を与えてきた。

プロセッサは、発振器によって決定された周波数で命令を実行し、回路のクロック機構として機能する。各クロック信号のピーク時に、プロセッサは1つの基本動作または命令の一部を実行する。プロセッサーの速度は、このクロック速度によって決定されます。また、CPI（Number of cycles per instruction）は、プロセッサの命令実行に必要な平均サイクル数を示す。CPI値の低いプロセッサは、高いCPI値のプロセッサよりも高速である。

プロセッサは、相互に接続された複数のユニットで構成されています。キャッシュとレジスタユニット、コントロールユニット、実行ユニット、バスマネージメントユニットがプロセッサの主要な構成要素です。制御ユニットは、入力されたデータを接続し、デコードして実行段階に渡す。シーケンサ、シーケンシャルカウンタ、インストラクションレジスタと呼ばれるサブコンポーネントを含んでいます。シーケンサは、命令の実行をクロックスピードに同期させ、他のユニットに制御信号を渡します。シーケンシャルカウンタは現在実行中の命令のアドレスを保持し，インストラクションレジスタはその後に実行される命令を保持します。

実行部は、命令に従って演算を行う。演算ロジックユニット、浮動小数点ユニット、ステータスレジスタ、アキュムレータレジスタは、実行ユニットの下位コンポーネントです。ALU（Arithmetic and Logic Unit）は、AND、OR、NOT、XOR演算などの基本的な算術・論理関数を実行するユニットです。これらの演算は、ブール論理のもとで2進数で行われます。浮動小数点演算ユニットは、ALUでは実行されない浮動小数点値に関する演算を実行します。

レジスタは、チップ内の小さなローカルメモリで、処理装置の命令を一時的に格納するために使用されます。アキュムレータレジスタ（ACC）、ステータスレジスタ、命令レジスタ、序数カウンタ、バッファレジスタが主なレジスタの種類です。また、キャッシュはRAMで利用可能な情報を一時的に保存し、動作中に高速にアクセスするために使用されるローカルメモリである。

プロセッサーは、さまざまなアーキテクチャと命令セットを使って作られています。命令セットとは、プロセッサが実行できる基本的な操作の総称である。プロセッサーは命令セットにより、次のように分類される。

-80×86ファミリー：（「×」の真ん中がファミリーを表し、386、486、586、686、など。）

-腕

-インディア64

-MIPS（ミップス

-モトローラ 6800

-パワーPC

-SPARC株式会社

インテルのコンピュータ用マイクロプロセッサには、いくつかの設計があります。

386：1985年、インテルは80386チップを発表した。32ビットのレジスタサイズ、32ビットのデータバス、32ビットのアドレスバスを持ち、16MBのメモリを扱うことができ、27万5千個のトランジスタを搭載していた。その後、i386の上位版として開発された。

486、586（Pentium）、686（Pentium IIクラス）は、オリジナルのi386設計をベースにした先進のマイクロプロセッサです。

RAMとプロセッサーの違いは何ですか？

-RAMは、プロセッサが命令に基づいて特定の演算を行うコンピュータの記憶装置部品です。

-最近のコンピュータでは、RAMとプロセッサは半導体デバイスであり、拡張スロットを介してマザーボード（メインボード）に接続する必要があります。

-RAMとプロセッサはどちらもコンピュータシステムの主要な構成要素であり、どちらかが正常に動作していないと動作しません。

-一般に、プロセッサは1秒間に実行できる演算（サイクル）数（GHz単位）で、RAMはメモリ量（MBまたはGB単位）で評価されます。

-プロセッサは1つのICで、RAMドライバは複数のICで構成されるモジュールとして提供されます。

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