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PCのアップグレードと修理 第21版: プロセッサの機能

プロセッサの機能の詳細

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PCのアップグレードと修理

PCのアップグレードと修理 第21版

  • 第3章: プロセッサの仕様
  • 第3章: プロセッサの機能
  • 第5章: BIOS
  • 第10章: フラッシュメモリとリムーバブルストレージ
  • 第20章: PCの診断、テスト、メンテナンス

プロセッサの機能

新しいプロセッサが導入されるたびに、そのアーキテクチャには新しい機能が継続的に追加され、特定の種類のアプリケーションにおけるパフォーマンスからCPU全体の信頼性まで、あらゆるものが向上します。次のセクションでは、これらのテクノロジーのいくつかを見ていきます。

システム管理モード (SMM)

モバイルコンピュータにおけるより堅牢な電源管理機能の必要性に刺激を受け、IntelとAMDは1990年代初頭にプロセッサにシステム管理モード（SMM）の追加を開始しました。SMMは、低レベルのシステム電源管理およびハードウェア制御機能を処理するために提供される特殊な動作モードです。SMMは、OSやアプリケーションソフトウェアに対して透過的な独立したソフトウェア環境を提供し、システムBIOSまたは低レベルのドライバコードでの使用を目的としています。

SMM は、1990 年 10 月に Intel 386SL モバイル プロセッサの一部として導入されました。その後、1992 年 11 月に 486SL プロセッサの一部として、そして 1993 年 6 月からは 486 製品ライン全体に SMM が搭載されました。1993 年 3 月にリリースされた最初の Pentium プロセッサには SMM が搭載されていませんでした。しかし、1994 年 10 月以降にリリースされた 75MHz 以上のすべての Pentium プロセッサには SMM が搭載されました。AMD も同時期に、拡張された Am486 および K5 プロセッサに SMM を追加しました。それ以降にリリースされた他のすべての Intel および AMD x86 ベース プロセッサにも SMM が組み込まれています。

SMMは、プロセッサ上の特別な割り込みピンに信号を送ることで呼び出され、利用可能な最高優先度のノンマスカブル割り込みであるシステム管理割り込み（SMI）を生成します。SMMが起動すると、プロセッサと現在実行中のプログラムのコンテキストまたは状態が保存されます。その後、プロセッサは別の専用アドレス空間に切り替え、SMMコードを実行します。このコードは、中断されたプログラムだけでなく、システム上の他のソフトウェアに対しても透過的に実行されます。SMMタスクが完了すると、再開命令によって、以前に保存されたプロセッサとプログラムのコンテキストまたは状態が復元され、プロセッサは中断したところから正確に実行を再開します。

SMMは当初は主に電源管理に使用されていましたが、OSやシステム上の他のソフトウェアから独立して動作する必要があるあらゆる低レベルのシステム機能で使用できるように設計されました。現代のシステムでは、これには以下の機能が含まれます。

  • ACPIおよびAPM電源管理機能
  • ユニバーサル シリアル バス (USB) レガシー (キーボードとマウス) のサポート
  • USBブート（ドライブエミュレーション）
  • パスワードとセキュリティ機能
  • 熱監視
  • ファン速度監視
  • 相補型金属酸化膜半導体（CMOS）RAMの読み取り/書き込み
  • BIOSアップデート
  • メモリエラー訂正コード（ECC）エラーの記録
  • メモリ以外のハードウェアエラーのログ記録
  • Wake on LAN (WOL) などのウェイクおよびアラート機能

SMMの動作例としては、システムが電力節約のために電源がオフになっていた周辺機器にアクセスしようとした際に発生します。例えば、プログラムがハードドライブ上のファイルの読み取りを要求したが、ドライブは電力節約のために既にスピンダウンしていたとします。アクセス時に、ホストアダプタはSMIを生成し、SMMを起動します。SMMソフトウェアは、ドライブをスピンアップして準備完了状態にするためのコマンドを発行します。その結果、SMMはOSに制御を戻し、ドライブが最初から回転していたかのようにファイルの読み込みが続行されます。

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Posted by Lorlink