■文章編１ 　　　　 ┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓ 　　　　 ┃ ┃ 　　　　 ┃ ＣＰＵ，そしてパソコンの速さ ┃ 　　　　 ┃ ┃ 　　　　 ┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛ ■ＣＰＵとは何か 後半の文章編，まずはコンピュータの中枢についてのお話から始めることに しましょう。 あなたの机の上のＦＭ ＴＯＷＮＳであれ，都市銀行の収支を管理するスー パーコンピュータであれ，現在コンピュータと称されるものは，いずれも基本 的には電気のＯＮとＯＦＦの組み合わせ，つまり２進数の「１か０か」を情報 の最小単位として計算や周辺機器の制御を行っています。 この，仕事をする際の中心に位置し（もちろん，物理的に真ん中にあるわけ ではありませんよ），与えられた命令に従って計算したり，周辺機器を制御し たりするところ，人間でいえば脳にあたる装置，これを「ＣＰＵ（Ｃentral Ｐrocessing Ｕnit）」といいます。 現在パソコンに使われているＣＰＵは，数ミリから数センチメートル程度の 小さなシリコン基板の上に，各種の電気的な回路をぎゅっぎゅっと高密度に組 み合わせたものになっています（なお，ＣＰＵに限ったことではありませんが， シリコンの基板上にトランジスタやダイオードや抵抗やコンデンサといった回 路素子を埋め込んだもののことを一般的に「ＩＣ（Ｉntegrated Ｃircuit，集 積回路）」といい，その集積度の高いものを「ＬＳＩ（Ｌarge Ｓcale ＩＣ， 大規模集積回路）」，さらにさらに集積度の高いものを「ＶＬＳＩ（Ｖery Ｌ arge Ｓcale ＩＣ，超大規模集積回路）」といいます。現在のパソコンに採用 されているＣＰＵは，だいたいＬＳＩからＶＬＳＩにあたるようです）。 さて，ＣＰＵには，実はブランドというか，著名メーカーによる著名ＣＰＵ とでもいうべきものがあり，どのメーカーのどのＣＰＵを積んでいるかが，そ のコンピュータの指向性や水準を示す独自のバロメーターとなっています。そ のメーカーのうち，ここではとくにインテルとモトローラについて簡単にご紹 介しましょう。 インテルはアメリカの，否，世界最大のパソコンＣＰＵメーカーで，ＴＯＷ ＮＳで採用されたi386やi486もこのインテルの製品です。このインテルは，19 71年，のちに倒産した日本企業（ビジコン）から依頼を受けて電卓用に4004と いう世界初の４ビットＣＰＵを開発，翌1972年には8008という８ビットＣＰＵ を送り出し，当時のマイコンブームの基盤を作りました。インテルはその後80 80というＣＰＵを発表しましたが，当時は8080をさらに強化したザイログ社の Ｚ80（ゼットハチマルやゼッパチと呼ばれることが多い）やその互換ＣＰＵが ヒット，日本でもＭＺシリーズやＰＣ-8801などの８ビットパソコンで採用さ れました。 ････う〜ん，ちょっと歴史のほうに踏み込みすぎたかな？ まあいいでしょ う，もう少し続けましょう。 さて，1981年，世界最大のコンピュータメーカーであるＩＢＭがパソコンビ ジネスに参入することになり（現在では奇異に思われるかもしれませんが，大 型コンピュータの開発，販売を主業務とするこの巨大企業が，おもちゃのごと きパソコン界に参入し，先行するアップル等と競い合うことになるというのは なかなか大事件だったのです），その主力機ＩＢＭ ＰＣに16ビットＣＰＵと して8088（8086の弟分）が採用されたことによって，インテルのＣＰＵはその 際選ばれたＤＯＳ（Ｄisk Ｏperating Ｓystem）であるＭＳ-ＤＯＳとともに 大浮上します。そしてその後，80186，80286，i386，そして最近ではi486，さ らに，内部クロックを倍にすることによって，周辺のＲＡＭなどを変えないま まにパソコンを高速化するＯＤＰ（オーバードライブプロセッサ）シリーズ， ＲＩＳＣ技術を取り入れたＰentium（ペンティアム）と，インテルは世界のト ップＣＰＵメーカーとして君臨し続けてきました。 さて，インテルといえば，その対抗ＣＰＵメーカーとしてのモトローラを忘 れるわけにはいきません。モトローラは自社のＣＰＵ商品をＭＰＵ（Ｍicro Ｐrocessing Ｕnit）と呼び，８ビットの6800，6809（究極の８ビットと呼ば れ，ＦＭ-８/７/77/ＡＶ/11シリーズ等で活用されましたが，Ｚ80陣営の数に は勝てませんでした），16ビットの68000（ＭacintoshやＸ68000で使われてい る），32ビットの68020，68030など，大型コンピュータの機能を縮小・再構築 する形で開発された，内部仕様の美しい製品を出荷し続けています。もっとも， ビジネス系，ツール系のソフトウェア資産の圧倒的な差異により，パソコンの 世界では少数派に属しますし，また，得意分野であったワークステーションの 世界でもＲＩＳＣという新しい仕様のＣＰＵが定着しつつあるため，ＣＰＵメ ーカーとしてはやや苦戦をしいられているようです（最近は，ＩＢＭ社やアッ プルコンピュータ社との共同開発という形でＰowerＰＣというＲＩＳＣ技術を 結集した優れたＣＰＵを開発，Ｍacintoshに搭載しており，今後の巻き返しが 注目されます）。 ■32ビットとは？ 最初のほうで，コンピュータは電気のＯＮとＯＦＦの組み合わせ，２進数の 「１か０か」を情報の単位としている，と書きました。この「１か０か」とい う，２進数の最小単位を「１ビット」といいます。 たとえば，ある窓の明かりがついているかどうかを表す単位が１ビット，窓 ２つの明かりがそれぞれついているかどうかが２ビット，という具合です。１ ビットなら「○か，●か」という２種類だけですが，２ビットだと「○○か， ○●か，●○か，●●か」という４種類の情報，３ビットだと窓３つだから８ 種類，４ビットだと16種類････そうです，nビットといった場合，２のn乗の情 報が伝達できるのですね。 でもって，キリのいい８ビット（２の８乗，つまり256段階に情報を伝達で きる）を１バイトといって，コンピュータのデータをこのバイト単位で管理す ることが少なくありません。････どんどんややこしくなりますね。気にせず先 に進みましょう。 さて，それでは，ＣＰＵの名称によくくっついて語られる８ビット，16ビッ ト，32ビット（たとえば，ＴＯＷＮＳのi386ＤＸやi486などは32ビットＣＰＵ と呼ばれます）というのは，いったい何を表しているのでしょうか。 ＣＰＵは，２進数の数値をメモリや周辺機器とやりとりして，計算を行った り，制御を行ったりします。このとき，ＣＰＵがデータのやりとりをする通路 にあたるところを「バス」といいます。そうですね，ＣＰＵとメモリや周辺機 器との間の，データを運ぶためのベルトコンベアとでも考えてみてください。 そのバス幅が８ビットのときは一度に８ビット分のデータをやりとりでき，16 ビットなら16ビット分のデータ，32ビットなら32ビット分のデータのやりとり ････なんだ，32ビットなんてどうせ８ビットの４倍だろ，なんて考えるあなた はほんの少しアサハカ。さっきの考え方からすると，32ビットは２の32乗，８ ビットは２の８乗。２の８乗は10進数にしてたかだか 256にすぎませんが，２ の32乗といえば4294967296。う〜ん，８桁表示の電卓では扱うこともできない 大きな数値ですね，ともかくこのくらいの違いがあるのです。これはしかも， 一度にやりとりできるデータの桁なんですから，32ビットパソコンという言葉 の威力を多少はご想像いただけるでしょうか。 ところで，一体型のＴＯＷＮＳIIモデルＵＸで使われているi386ＳＸは，同 じi386でも「外部バス16ビット」といわれています。これは，ＣＰＵとして内 部では32ビット単位のデータ管理をしているのだけれど（ですからi386ＤＸと プログラムレベルではほぼ互換性を保てていますが），外とデータのやりとり をしているバス幅が16ビットしかない，ということです。したがって，データ のやりとりをする際，ＤＸよりも時間がかかってしまいます（逆に，バス幅が 狭いためにハード的にコンパクトにまとまるという利点もあります。一体型の ＵＸやノートパソコンでＳＸが選ばれる理由の１つですね）。 ■ＣＰＵの速さ さて，それでは，ＣＰＵとパソコンと速さとは，どう関わってくるのか。こ こではＣＰＵの仕事をシャベルを使った土砂運びにたとえてみましょう。 土砂をすくって右から左に運ぼうとするときに，一度に８ビットずつすくえ るシャベルと，16ビットずつすくえるシャベルと，それから一挙に32ビットす くえるシャベルがあるとどうでしょう。当然，数字の大きいほうが作業の効率 がよさそうですね。 しかし，ここで忘れてはならないのは，単にシャベルに一度にたくさんの土 砂がすくえたら，それだけで作業が速いといえるかといえば，そうでもないと いうことです。 一度にシャベルにどっさり土砂をすくえたからといって，それを右から左に 運ぶのにもの凄く時間がかかるくらいなら，少しずつしかすくえないけれど回 転が速いほうがよい，という計算も成り立ちます。違うメーカーの，違うＣＰ Ｕならこういう違いがあって当然と思われますが，実は同じメーカーの同じ名 称のＣＰＵにも，製品によって，いろいろシャベルの回転速度に違いがあるの です。これが，ＣＰＵのクロック，いわゆる何ＭＨzのＣＰＵにあたるか，と いうことなんですね。だから，同じ386や486というＣＰＵを使っていても，16 ＭＨzより20ＭＨzのもののほうが処理が速い，といわれるのです。 なお，「32ビットＣＰＵがそんなにいいのなら，もっとバス幅の大きな，そ う，たとえば64ビットＣＰＵならもっと凄いのでは」という考え方もあるかと 思います。実は64ビットＣＰＵというものも確かに実在しています。しかし， 64ビットのデータというのは逆に大きすぎて，ちょっとしたデータをやりとり する場合には無駄が大きいこと，またやりとりするデータをしまう箱（メモリ やディスクといったもの）の扱いも大変だということがあって，今のところあ まりパッとしません。 日本のウサギ小屋のような家を建てたり壊したりするのに，数十メートルあ るクレーンを使うようなもの，といった感じでしょうか。