コンピュータの構成（CPU・メモリ・記憶装置）

コンピュータは、演算・制御を行うCPU、実行中のプログラムやデータを置く主記憶装置、長期保存に使う補助記憶装置、利用者や外部機器とやり取りする入出力装置で構成されます。CPUは命令を取り出し、解読し、実行するサイクルを繰り返します。制御装置は各装置へ指示を出し、演算装置は算術演算や論理演算を担います。

主記憶装置の代表であるRAMは高速ですが、電源を切ると内容が消える揮発性メモリです。ROMやフラッシュメモリ、SSD、HDDなどは不揮発性で、プログラムやデータの保存に用いられます。CPUと主記憶の速度差を埋めるため、CPUの近くにはキャッシュメモリが置かれ、頻繁に使うデータを一時的に保持します。

試験では、記憶装置を速度・容量・価格・揮発性で比較する問題がよく出ます。一般にレジスタやキャッシュは高速で容量が小さく、補助記憶装置は低速だが大容量です。SSDはHDDより機械的な可動部が少なく高速化しやすい一方、主記憶の代替としてそのまま同じ役割を果たすわけではありません。CPU性能ではクロック周波数だけでなく、コア数、キャッシュ、命令処理方式も関係します。

• CPUは制御装置と演算装置を中心に、命令の取出し・解読・実行を行います。
• RAMは高速な主記憶として使われるが、一般に電源断で内容が失われます。
• 補助記憶装置はプログラムやデータを長期保存するための不揮発性記憶装置です。
• キャッシュメモリはCPUと主記憶の速度差を緩和するために使われます。
• 記憶階層は高速なほど容量が小さく高価になりやすいという関係で整理します。

CPUと主記憶装置の速度差を緩和するため、CPUが頻繁に利用する命令やデータを一時的に保持する装置として最も適切なものはどれか。

• ア. キャッシュメモリ
• イ. 磁気テープ
• ウ. 入力装置
• エ. 外部バス