CPUとは何かを完全解説！初心者でもわかるコンピュータの頭脳の仕組み
生徒
「パソコンにはCPUという部品があると聞いたのですが、それってどんな働きをしているんですか？」
先生
「CPU（読み方はシーピーユー）は、コンピュータの動作を管理し、計算や処理を行うとても重要な装置です。人間でいうと頭脳のような存在です。」
生徒
「頭脳ということは、パソコンのすべての動きをCPUが指示しているんですか？」
先生
「その通りです。アプリの操作、ゲームの動作、データの計算など、多くの処理をCPUが行っています。パソコンやスマートフォンの性能を決める重要な要素でもあります。」
生徒
「そんなに大事な部品だとは知りませんでした。仕組みや働きについてもっと知りたいです！」
1. CPUとは？コンピュータの中心として働く重要な装置
CPU（読み方はシーピーユー）は、Central Processing Unitの略で、コンピュータの中心となって計算や命令の処理を行う装置です。 漢字では中央処理装置（読み方はチュウオウショリソウチ）とも呼ばれます。 コンピュータ全体の動きを管理し、アプリの動作やデータ処理など、あらゆる作業を行うため、パソコンの性能に大きな影響を与えます。
CPUはとても小さな半導体チップですが、毎秒何十億もの計算を行い、デジタルデータを高速に処理します。 パソコン、スマートフォン、家電製品、ロボットなど、多くのデジタル機器に搭載されている重要な部品です。
2. CPUの主な役割
CPUには大きく分けて次のような役割があります。
● 命令の読み取り
コンピュータが実行する操作は「命令」と呼ばれます。CPUはメモリに保存された命令を読み取り、何をするべきか理解します。
● 計算処理
数字の計算はもちろん、文字の判定や条件分岐など、コンピュータのさまざまな処理を行います。これを演算処理と呼びます。
● 命令の実行と管理
読み取った命令を実行し、結果をメモリに書き戻したり、次に行うべき処理を決めたりします。 アプリやゲームがスムーズに動くのも、CPUが絶えず処理を管理しているためです。
3. CPUを構成する主要な部品
CPUは内部に複数の役割を持つ部品が組み込まれています。
● 演算装置（読み方はエンザンソウチ）
数値計算や論理演算を行う部分です。コンピュータの「計算力」に関わる重要な装置です。
● 制御装置（読み方はセイギョソウチ）
命令を解釈し、CPU全体や周辺装置に指示を出す部分です。コンピュータの司令塔のような働きをします。
● レジスタ（読み方はレジスタ）
計算中のデータや必要な値を一時的に保存する高速な記憶領域です。作業机のような役割を持ちます。
4. CPU性能を決める要素
CPUには性能を左右するいくつかのポイントがあります。
● クロック周波数（読み方はクロックシュウハスウ）
CPUが1秒間にどれだけ命令を処理できるかを示す値で、数値が高いほど高速に動作します。
● コア数（読み方はコアスウ）
CPUの中で処理を行う「コア」がいくつあるかを表します。 コアが多いほど同時に処理できる作業が増え、アプリやゲームがより快適に動きます。
● キャッシュメモリ（読み方はキャッシュメモリ）
よく使うデータを保存しておく高速メモリです。キャッシュメモリが多いほど、CPUは効率よく処理できます。
5. CPUがどのように処理を行っているか
CPUは「取り出す → 解釈する → 実行する」というサイクルを高速に繰り返しています。 この流れをフェッチ・デコード・エグゼキュートサイクルと呼び、秒間何十億回も繰り返すことで複雑な処理が可能になります。
また、CPUはメモリや補助記憶装置、周辺機器と連携しながら動作し、デジタルデータを効率よく処理しています。 これにより私たちは動画を見たり、文章を作ったり、ゲームを楽しむことができます。
6. CPUが使われている身近な例
CPUはパソコンだけでなく、スマートフォン、家電、車、ロボット、ゲーム機など多くの製品に搭載されています。 例えば掃除機ロボットは、CPUがセンサ情報を処理し、障害物を避けながら自動で移動します。
スマートフォンではアプリの動作、カメラの処理、通信の管理などをCPUが行い、快適な操作を実現しています。 このようにCPUは目に見えない場所で多くの機器を支え、現代のデジタル社会を動かす中心的な存在となっています。
