クロックとパイプライン処理

ショートカット: 違い、類似点、ジャカード類似性係数、参考文献。

クロックとパイプライン処理の違い

クロック vs. パイプライン処理

ック信号（クロックしんごう、）、クロックパルスあるいはクロックとは、クロック同期設計のデジタル論理回路が動作する時に複数の回路のタイミングを合わせる（同期を取る）ためにメトロノームのように使用される、電圧が高い状態と低い状態を周期的にとる信号である。信号という言葉には様々な意味があるが、ここでは「情報を運ぶことができるエネルギーの流れ」を意味する。信号線のシンボルなどではCLKという略記がしばしば用いられる。 クロック信号はクロック生成回路で作られる。最も典型的なクロック信号はデューティ比50%の矩形波で、一定の周波数を保つ。クロック信号により同期をとる回路は信号の立ち上がりの部分（電圧が低い状態から高い状態に遷移する部分）で動作することが多く、ダブルデータレートの場合は立ち下がりの部分でも動作する。. パイプライン処理（パイプラインしょり）とは、コンピュータ等において、処理要素を直列に連結し、ある要素の出力が次の要素の入力となるようにして、並行（必ずしも並列とは限らない）に処理させるという利用技術である。要素間になんらかのバッファを置くことが多い。 コンピュータ関連のパイプラインには、次のようなものがある。; 命令パイプライン; グラフィックスパイプライン; ソフトウェアパイプライン; パイプ (コンピュータ).

マイクロプロセッサ

マイクロプロセッサ（Microprocessor）とは、コンピュータなどに搭載される、プロセッサを集積回路で実装したものである。 マイクロプロセッサは小型・低価格で大量生産が容易であり、コンピュータのCPUの他、ビデオカード上のGPUなどにも使われている。また用途により入出力などの周辺回路やメモリを内蔵するものもあり、一つのLSIでコンピュータシステムとして動作するものを特にワンチップマイコンと呼ぶ。マイクロプロセッサは一つのLSIチップで機能を完結したものが多いが、複数のLSIから構成されるものもある（チップセットもしくはビットスライスを参照）。 「CPU」、「プロセッサ」、「マイクロプロセッサ」、「MPU」は、ほぼ同義語として使われる場合も多い。本来は「プロセッサ」は処理装置の総称、「CPU」はシステム上で中心的なプロセッサ、「マイクロプロセッサ」および「MPU（Micro-processing unit）」はマイクロチップに実装されたプロセッサである。本項では、主にCPU用のマイクロプロセッサについて述べる。 当初のコンピュータにおいて、CPUは真空管やトランジスタなどの単独素子を大量に使用して構成されたり、集積回路が開発されてからも、たくさんの集積回路の組み合わせとして構成されてきた。製造技術の発達、設計ルールの微細化が進むにつれてチップ上に集積できる素子の数が増え、一つの大規模集積回路にCPU機能を納めることが出来るようになった。汎用のマイクロプロセッサとして最初のものは、1971年にインテルが開発したIntel 4004である。このマイクロプロセッサは当初電卓用に開発された、性能が非常に限られたものであったが、生産や利用が大幅に容易となったため大量に使われるようになり、その後に性能は著しく向上し、価格も低下していった。この過程でパーソナルコンピュータやRISCプロセッサも誕生した。ムーアの法則に従い、集積される素子数は増加し続けている。現在ではマイクロプロセッサは、大きなメインフレームから小さな携帯電話や家電まで、さまざまなコンピュータや情報機器に搭載されている。.

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デジタル回路

デジタル回路（デジタルかいろ。英: digital circuit - ディジタル回路）は、2つの不連続な電位範囲を情報の表現に用いる電子回路で、論理回路の実現法のひとつである。電位帯内であれば信号の状態は同じものとして扱われる。信号レベルが公差、減衰、ノイズなどで若干変動したとしても、しきい値の範囲内ならば無視され、いずれかの状態として扱われる。 通常は2つの状態をとり、0Vに近い電圧と、十分にマージンを取った電源電圧より低い5Vや3V、1.2Vといった電圧で表される。これらはそれぞれ「Low」「High」、又は「L」「H」と表現される。一般には Low を0や偽、High を1や真に対応させることが多い（正論理）が、諸事情により逆に対応させる（負論理）こともある。以上はトランジスタベースの現在広く使われている回路の場合で、真空管による回路など、電圧や方式は他にも多種ある。.

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クロック同期設計

ック同期設計 (クロックどうきせっけい) は、デジタル論理回路の設計技術のひとつである。 クロック信号と呼ばれる一定の周期でHi-Lowを繰り返す信号をフリップフロップに入力すると、データ信号などフリップフロップに入力された他の信号をクロック信号の周期に合わせて遅延させることができる。 これを間に挟むように用いて論理回路を構成すれば、その中の論理回路はそのクロック周期を越えない限り設計者はタイミング設計ではクロック信号からの遅れ要素だけ考慮すれば済む。回路規模がクロック周期を超えることをタイミング・バイオレーションと呼ぶ。このような回路をクロック同期回路と呼ぶ。またそのクロック信号を回路全体に行き渡らせ全ての回路をクロック同期させれば、設計者はタイミング・バイオレーションのみ気を付けることで調和を保った回路を設計することができる。このことをクロック同期設計と呼ぶ。.

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CPU

Intel Core 2 Duo E6600) CPU（シーピーユー、Central Processing Unit）、中央処理装置（ちゅうおうしょりそうち）は、コンピュータにおける中心的な処理装置（プロセッサ）。 「CPU」と「プロセッサ」と「マイクロプロセッサ」という語は、ほぼ同義語として使われる場合も多いが、厳密には以下に述べるように若干の範囲の違いがある。大規模集積回路（LSI）の発達により1個ないしごく少数のチップに全機能が集積されたマイクロプロセッサが誕生する以前は、多数の（小規模）集積回路（さらにそれ以前はディスクリート）から成る巨大な電子回路がプロセッサであり、CPUであった。大型汎用機を指す「メインフレーム」という語は、もともとは多数の架（フレーム）から成る大型汎用機システムにおいてCPUの収まる主要部（メイン）、という所から来ている。また、パーソナルコンピュータ全体をシステムとして見た時、例えば電源部が制御用に内蔵するワンチップマイコン（マイクロコントローラ）は、システム全体として見た場合には「CPU」ではない。.

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論理回路

論理回路（ろんりかいろ、logic circuit）は、論理演算を行う電気回路及び電子回路である。真理値の「真」と「偽」、あるいは二進法の「0」と「1」を、電圧の正負や高低、電流の方向や多少、位相の差異、パルスなどの時間の長短、などで表現し、論理素子などで論理演算を実装する。電圧の高低で表現する場合それぞれを「」「」等という。基本的な演算を実装する論理ゲートがあり、それらを組み合わせて複雑な動作をする回路を構成する。状態を持たない組み合わせ回路と状態を持つ順序回路に分けられる。論理演算の結果には、「真」、「偽」の他に「不定」がある。ラッチ回路のdon't care, フリップフロップ回路の禁止が相当する。 ここでの論理は離散(digital)であるためディジタル回路を用いる。論理演算を行うアナログ回路、「アナログ論理」を扱う回路（どちらも「アナログ論理回路」）もある。 多値論理回路も量子コンピュータで注目されている。 電気（電子）的でないもの（たとえば流体素子や光コンピューティングを参照）もある。 以下では離散なデジタル回路を扱う。.

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