CPUは、システム全体の制御と演算を行う、コンピュータの最も中心的な処理装置です。その処理性能は、「クロック周波数（1秒間に発信される信号の回数、単位はHz）」や、1つのCPUパッケージ内に搭載されている演算回路の数である「コア数（マルチコアプロセッサ）」によって決定されます。CPU内部には、演算を行う「ALU（算術論理演算装置）」、命令を解読する「コントロールユニット」、データを一時的に保持する超高速な「レジスタ」などの部位があります。また、低速なメインメモリ（主記憶装置）との速度差を埋めるために、CPU内部に「キャッシュメモリ」と呼ばれる高速な一時記憶領域が設けられており、L1、L2、L3などの階層構造で処理の高速化を図っています。パイプライン処理は、1つの命令の実行プロセスを細分化し、複数の命令を少しずつずらして並行実行することで、見かけ上の処理速度を上げる技術です。
試験では、CPUの基本的な機能（制御と演算）や、コンピュータの5大装置（制御、演算、記憶、入力、出力）における位置づけが問われます。特に、制御装置と演算装置の両方の役割を担うのがCPUであるという点を確認しましょう。また、CPUと他の記憶装置とのアクセス速度の比較問題も頻出です。速度は「レジスタ ＞ キャッシュメモリ ＞ 主記憶装置（メモリ） ＞ 補助記憶装置（SSD/HDD）」の順に速く、容量はその逆になるという物理的な関係性を図として覚えておくことが重要です。キャッシュメモリのヒット率と、実効アクセス時間の計算問題は頻出のため、公式の理解が求められます。
キャッシュメモリ、メモリ、5大装置、クロック周波数、パイプライン処理