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cpuのはなしなんですが、家電のcpuって、どのぐらいの種類あって、コンピューターとはどこが違うんですか?

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A 回答 (4件)

種類は...、山ほどですね。


昔はZ80とその周辺部品をワンチップ化したものが多かったのですが、
今はASICという特注型のチップがあるため、
各機器用に設計された物が使われています。

で、普通のパソコンとの違いですが、
人間とのインターフェースが違っていると思ってください。

つまり、ディスプレイに表示をするための機構が無く、
キーボードからの入力を受けるための機構が無く、
フロッピーやハードディスクとやり取りする為の機構が無く、
人間にわかりやすい言語を搭載する機能が無いのです。

もっているのは、
演算部分、RAM/ROM、スイッチやセンサーを接続するインターフェース
表示(LCDなど)を出すためのインターフェース
といった、基本的な部分だけです。
このため、開発には機械語(またはアセンブラ)が必須となりますが、
余計な物を積んでいない分だけコストは下がり、消費電力も少なくなります。
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一般に家電に使用されているCPUはワンチップマイコンと呼ばれるマイコンか、ASICマイコンと呼ばれるマイコン機能とその他の制御・信号処理機能等を組合わせたLSIです。


日本の大手半導体メーカーのほとんどでも独自のアーキテクチャーに基づいたワンチップマイコンが販売されています。
小はリモコンの中に入っている様な簡単な物から、DVDプレーヤーやHDDレコーダー等に入っている比較的高速のものまで様々です。
ビット数も以前は4ビットが主流でしたが、最近は8ビット~32ビットが主流の様です。
4ビットマイコンの欠点は質の良いコンパイラーが少なく、プログラムの多くをアセンブラ記述する必要があり、部品コスト以上にソフトの開発・デバッグに時間を要すからです。

ASICマイコンにはZ80や6800と言ったCPUの動作機能記述(RTLと言います)されたライブラリーがASICベンダーから供給されており、LSIの一部の制御系にそのCPUに相当する言語記述を組み込む事により目的のASICを比較的簡単に作る事ができます。
白物家電(冷蔵庫や洗濯機、電子レンジ等)の場合、クロックも4MHzとか8MHzでも充分対応可能な商品がほとんどです。

これらのLSIにはCPUだけでなく、メモリーやI/O、バス、機能ブロックが混載されており、1個又は数個のLSIでその機器の機能が動く様に設計されています。

各社のCPUにはそれぞれ特徴があり、アーキテクチャーも異なる為、互換性は無いと考えた方が無難です。
三菱のM8,M16シリーズとか、日立のH8,H16、その他東芝、NEC,富士通、松下、三洋、シャープ、沖等も品揃えが豊富です。
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ARM系と呼ばれるRISCタイプのCPUが使われることが多いようです。



ゲームボーイアドバンス(GBA)に搭載されているCPUの親戚です。
PalmなどのPDAにも採用されています。

GBAやPDAを見てもらえばわかると思いますが、「小さい」「発熱が少ない」「低クロックの割に動作が速い」などの特徴があります。
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一昔前にPCで使われていた、「386SX」などがあります。


メジャー所では「SH4」あたりですね。

アセンブリ命令が最適化されていますので、機能に特化した部分では良いパフォーマンスを発揮します。
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この回答へのお礼

そのものに対して、最適のcpuをいちいち作っていくんですね。

お礼日時:2003/02/15 00:03

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Q炊飯器のCPU

よく身近でCPUが使われている例として炊飯器が挙げられますが、
初めて炊飯器にCPUが組み込まれたのは何年ごろなのでしょうか?
今の炊飯器に入っているCPUはいくらぐらいするのでしょうか?
実際に使われているCPUで仕様が公開されているものがあれば見てみたいのですが、そんなものはありますか?

Aベストアンサー

>どこかで数十円程度というのを見たので、同じようなものなのでしょうかね。

同じ様なものだと思います。ただ、高性能なものは数百円を超えると思います。
でも小売価格より安いのは事実でしょうし、炊飯器程度ならそれほど高性能なものはいらないでしょう。

pic意外にもH8,ARM、STM、AVRなど、国内外の様々なメーカーが作っています。

その炊飯器がどこのメーカーのどのマイコンを使用しているかは不明ですが、
少なくとも、先に紹介したPICマイコンは、様々な家電、マウス、高機能リモコンなどに使われているのは確かです。16bitのPIC24や32bitのpic32MX以上だと、RTOS上で動くリアルタイムの監視システムのようなものにも使われているかもしれません。

Q単位法線ベクトルの問題なんですが。。。

曲面 4x^2y+z^3 = 4 上の点P(1, -1, 2)における単位法線ベクトルnを求めよ.

という問題です.

他の質問を見てf = (x,y,z) = 4x^2y+z^3-4
とするのはわかったのですがgradfがわからないです。。。

Aベストアンサー

未消化のgrad fを使わなくても以下のように出来ます。
いずれにしてもただ丸写しするのではなく教科書や講義ノートや参考書など
を復習して基礎的なことを勉強して、理解するだけの自助努力が大切です。

f(x,y,z)=4(x^2)y+z^3-4=0

全微分して
 8xydx+4(x^2)dy+3(z^2)dz=0

点P(1,-1,2)の座標を代入
 -8dx+4dy+12dz=0
 4(-2,1,3)・(dx,dy,dz)=0
法線ベクトル:±(-2,1,3)
 |(-2,1,3)|=√(4+1+9)=√14
単位法線ベクトルn=±(-2,1,3)/√14

Qx86とARMの性能の違い

x86とARMの性能の違いについて教えていただきたいです。
それぞれの設計に基いたご説明をいただけるとなおありがたいです。
また、性能の違いの結果として、
それぞれどのような場面でよく使われるのかも知りたいです。

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

まず違いを知るなら以下を読むべきかと、有志が書いているとはいえ、日本サイトのただの年表とは段違いに情報があるはずです。
http://en.wikipedia.org/wiki/ARM_architecture
http://en.wikipedia.org/wiki/X86

といって、読める人なら、質問しないのでしょうけど。
概略的に説明すると、ARMは reduced instruction set computing(RISC)プロセッサです。 それに対して、x86はベーシックに言えば、complex instruction set computer(CISC)プロセッサとなります。まあ、世間では既に差はあまりないのですけど、思想としてはCISCとRISCでは演算の基点が違います。

x86と呼ばれるプロセッサは、i8086を始まりとして(86を冠した世代が4世代目まで続いたことから)現在のCore i7プロセッサに至るまでの製品を指します。ただし、64bitモードであるx64(AMD64/Intel64)は、このx86を開発したIntelではなく、AMDが先に実装しています。このx86/64系のプロセッサは、高度で複雑な演算を行うために開発されたプロセッサであり、現在においてHPC用のプロセッサを除けば、世界最速を誇るプロセッサとなります。尚、x86/64系は処理速度を高めるために、スカラユニットの採用と分岐予測、パイプラインによる高速動作などを実現しているため、消費電力が大きなパーソナルコンピュータ、ワークステーション、サーバー分野においてこれまでは使われてきました。価格的にも高性能故にそこそこの値段であり、インテルとAMD以外のメーカーでは、VIAなど一部が進出するのみで、Intelの市場での強さもあり、他のメーカーが力をもつことはありませんでした。


ARMは、元々組み込み向けとしての素質を持つプロセッサで、コンパクトで指向性の高い命令を、速やかに処理することに長けたプロセッサとして登場しています。要は、何でも処理するというよりは、命令の方向性をある程度定め、その範囲内で処理をこなすことがARMの特徴となっていました。その代わり、消費電力はミリワット単位から数ワットまでと劇的に小さな電力/パッケージングに収まるものが主流でした。しかも、それ故に製造単価や開発単価も安く、そもそもARM.LTDは製品のライセンスビジネスで利益を出しており、インテルのように開発製造販売などを一手に手がける垂直型ではないことから、多くのメーカーが使ってきたのです。


本来この2つの製品が能力的に接近することはないと思われるほど性能差がありました。しかし、携帯電話の普及によって、ARMプロセッサは急速に進化を遂げ、スマートフォン時代に、市場規模ではインテルとAMDが開発してきたx86/64系のプロセッサに匹敵するか、それを超える市場規模になる可能性が出てきたのです。(金額ベースでは、インテルプロセッサにはまだ及びません)

ARMが急速に性能を伸ばすことになったのは、スマートフォンが登場したことが大きな理由です。当初は搭載していなかったSIMDの実装や、高機能レジスタの搭載によって、たった5年ほどで多くのラインナップが登場し、多くのメーカーがARM.Ltdとライセンス契約し新しい技術の搭載を進めたのです。
結果的に、現在ようやくインテル社が持つx86に迫る程度に性能が向上しました。ただ、性能面で上回るほどになるかというと・・・。今の段階ではまだ難しいでしょう。


尚、性能の違いの結果という点は今の段階では、高性能なx86、安価で省電力なARMです。
ただ、今後もそうである保障はありません。

単価やブランドイメージの違い、販売における製造ラインの確保の問題などもありますからね。
ただ、ARMの場合は、ライセンスさえ取得すれば、製造はある程度できますから、需要があれば数は伸びる傾向があります。ただ、単価が安いため、数が大量に出ているから、売上げが凄いわけではないのです。そのかわり、一定以上の販売が伸びれば、ソフト開発も活況を呈するため、ハードの性能も総じて向上します。
そうすると、性能が上がることで単価があがるというラインに今さしかかっています。

それに対して、x86/64は元々ブランドとして一定の地位を持っている高性能汎用プロセッサです。アプリケーション資産は既にPC市場において過半数を占めており、現在はゲーム機市場でもWiiUを除けば、PS4とX-BOX Oneに採用されています。1つのプロセッサあたりの単価もそこそこ高くなります。
高性能故にダイサイズもARMとは比べものにならないほど大きなものが主流です。最近になって、そこから性能を抑えて、ARMに対抗できる製品や、ARMより少し大きくとも消費電力が低く、性能は高い製品を出すようになりました。

尚、x86とARMでは、処理方法に違いがあり、実行できるマイクロコードの記述方法にも差異があります。そのため、x86の性能が高いからといって、ARMから簡単に移植したり、その逆にARMが普及しているからといってx86の資産を簡単に移せるわけではありません。まあ、アプリケーションはOSさえ対応し、アプリケーションの開発環境に準じた実行APIを備えてくれれば良いですけど、それを支えるAPIやOSは、ハードに最適化したプログラミングをしないと、そのハードが備えるピーク性能を発揮することはできません。

といったところでしょうか?

最後に、プロセッサには他にもMIPS(MIPS)、SPARC(SPARC/旧Sun Microsystems)、Power(IBM)、SX(NEC)、IA-64(Intel/HP)などなどのアーキテクチャが存在します。性能の違いだけで見るなら、これらの製品の方が、競争する市場が似ているものもありおもしろい製品が多いですけど。MIPSなどは、最近は少し弱いですが、MIPS-III世代では、ソニーのプレイステーション2のCPUであるEmotion EngineがこのMIPSアーキテクチャでした。SPARCはスーパーコンピューター京、Power系は、そのクライアント版(PowerPC)が、Intel Macになる前にMacintoshに使われていました。
SXは、地球シミュレーターです。IA-64は・・・。不運なプロセッサ。

設計で考えるなら、プロセッサ全体を見渡すのも大事です。そして何より、重要なのは開発されるOSやアプリケーションがどういうものかを見るのが妥当です。特にそれを如実に示すのは、SXとその他のプロセッサの違いでしょう。

まず違いを知るなら以下を読むべきかと、有志が書いているとはいえ、日本サイトのただの年表とは段違いに情報があるはずです。
http://en.wikipedia.org/wiki/ARM_architecture
http://en.wikipedia.org/wiki/X86

といって、読める人なら、質問しないのでしょうけど。
概略的に説明すると、ARMは reduced instruction set computing(RISC)プロセッサです。 それに対して、x86はベーシックに言えば、complex instruction set computer(CISC)プロセッサとなります。まあ、世間では既に差はあまりないのですけど、...続きを読む


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