CPUとは
CPUとは、「Central Processing Unit」の略で、日本語では「中央処理装置（ちゅうおうしょりそうち）」や「プロセッサ」と呼ばれます。コンピュータの頭脳にあたる最も重要な部品であり、システム全体をコントロールし、様々なソフトウェアから送られてくる計算命令を解釈して実行する役割を持っています。キーボードやマウスからの入力情報を受け取って計算を行い、その結果を画面に表示したりハードディスクに保存したりする命令を出すなど、すべての処理の中核を担っています。CPUの性能が高いほど、複雑な計算や多数のアプリの実行がスムーズに行えます。
具体例
人間で言えば、すべての思考や指示を行う「頭脳」そのものです。あなたがパソコンでエクセルの計算をしたり、YouTubeで動画を再生したり、ゲームのキャラクターを動かしたりするとき、そのすべての裏でCPUが1秒間に数十億回という超高速な計算を行って処理を可能にしています。
もう少し詳しく
CPU（中央処理装置）は、コンピュータシステムにおける心臓部であり、最も高度な技術が結集された半導体チップです。CPUの主な役割は、メモリ（主記憶装置）に格納されているプログラムの命令を一つずつ読み込み（フェッチ）、その命令が何を意味しているかを解読（デコード）し、実際に計算やデータ移動などの処理を実行し、その結果を書き込むという一連のサイクルを、1秒間に数十億回という凄まじいスピードで繰り返すことです。
CPUの内部構造は、大きく分けて「制御装置」と「演算装置」、そして少量の超高速メモリである「レジスタ」から構成されています。制御装置は、メモリから命令を取り出し、全体のタイミングを合わせながら他の回路に動作の指示を出す「指揮者」のような役割を担います。演算装置（ALU：算術論理演算装置）は、足し算や引き算などの算術演算や、データの大小を比較したり論理和・論理積などを判定したりする論理演算を実際に担当する「作業員」の役割を果たします。レジスタは、演算装置が計算を行うために必要なデータを一時的に保持しておくための非常に高速な保管場所です。
さらに現代のCPUには、メインメモリ（RAM）とCPUの処理速度の大きな差を埋めるため、「キャッシュメモリ」という高速な記憶領域が内蔵されています。よく使うデータをメインメモリよりもCPUに近いキャッシュメモリにあらかじめコピーしておくことで、データを取りに行く待ち時間を大幅に削減し、全体的な処理効率を劇的に向上させています。キャッシュメモリには、CPUコアに最も近く最も高速な「L1キャッシュ」、その外側にある「L2キャッシュ」、複数のコアで共有される「L3キャッシュ」といった階層構造が設けられているのが一般的です。
試験でのポイント
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
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。