基本情報技術者試験などのハードウェア分野において、CPUは間違いなく最重要のテーマです。まず、CPUを構成する「制御装置」「演算装置」「レジスタ」のそれぞれの役割と関係性を正確に把握しておく必要があります。特に「レジスタ」がCPU内部に存在する最も高速な記憶装置であることは、記憶階層の問題で必ず問われます。
また、CPUが命令を実行する際の基本的なサイクルである「命令のフェッチ(取り出し) → デコード(解読) → オペランドのフェッチ(対象データの読み込み) → 実行 → 結果の格納」という順序は、穴埋め問題などで頻出です。
さらに、CPUの性能を向上させるための技術として、複数の命令を少しずつずらして並行処理する「パイプライン処理」、一つのチップに複数のコアを搭載する「マルチコア」、メインメモリとの速度差を埋める「キャッシュメモリ」といったキーワードが、CPUの性能指標(クロック周波数やMIPSなど)と関連付けて出題されます。CPUの性能評価の問題では、これらの用語の意味とメリットをしっかりと結びつけて理解しておくことが求められます。
関連する用語として、CPU内部でデータを一時的に記憶する極めて高速な領域である「レジスタ」、CPUと主記憶装置の間の速度差を埋める「キャッシュメモリ」、CPUの処理を並行して行うための「パイプライン」などがあります。