【Day2】命令語と命令実行サイクル ~コンピュータが命令を処理する流れ~

投稿者: | 2025年6月10日
ここなら管理人の写真


命令語(Instruction)とは?

コンピュータに対する命令のひとかたまりのことを「命令語」といいます。
CPUはこの命令語を1つずつ読み取り、実行していくことで処理を行っています。

命令語の構成

命令語は、主に以下の2つの部分から成り立っています:

  • オペコード(操作コード):どんな操作をするかを示す部分(例:加算、転送 など)
  • オペランド:操作の対象やデータの場所を示す部分(例:レジスタ名、メモリアドレス)

たとえば、「R1 に 5 を加える」という命令語は、
ADD R1, 5 のように表され、

  • ADD がオペコード
  • R1, 5 がオペランド です。

命令実行サイクルとは?

CPUは命令語を以下のサイクルで処理しています。これを「命令実行サイクル(instruction cycle)」といいます。

1. 取り出し(フェッチ)

  • メモリから命令語を読み取る
  • プログラムカウンタ(PC)が次の命令のアドレスを指している

2. 解読(デコード)

  • 命令語の内容(オペコードとオペランド)を解析する

3. 実行(エグゼキュート)

  • 解読した内容に従って、レジスタやALUが動作する

4. 結果の書き戻し(ストア)※必要に応じて

  • 処理結果をメモリやレジスタに保存する

この4つのステップをCPUは高速に繰り返しながら、様々な処理をこなしているんですね!


図でイメージ!(簡易版)

diffコピーする編集する+-------------------------+
| 1. 命令の取り出し       | ← プログラムカウンタを参照
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            ↓
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| 2. 命令の解読           | ← オペコードを確認
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            ↓
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| 3. 命令の実行           | ← レジスタ・ALU が動作
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            ↓
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| 4. 必要なら書き戻し     | ← 結果を保存
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            ↓
     次の命令へ(繰り返し)

学んだこと・気づいたこと

  • 命令語はオペコード+オペランドで構成されている
  • CPUは命令を1つ1つ取り出して、順番に処理している
  • 一連の流れを命令実行サイクルという
  • このサイクルが高速に繰り返されることで、私たちのパソコンやスマホがサクサク動いている!

明日の予定

次回は「メモリの階層構造」について学ぶ予定です。
キャッシュや主記憶、補助記憶の違いを理解して、より深くコンピュータの動作を追いかけてみます!