命令レジスタとは？初心者が押さえるべき基本をやさしく解説共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

命令レジスタとは？

命令レジスタは、CPUの中心で働く“命令をいったん保管する箱”のようなものです。現在実行中の命令を保持する役割を果たし、他の部品と協力して命令を取り出し、解読し、実際に動かします。命令レジスタの周りにはPC（プログラムカウンタ）やMAR・MDRといった他のレジスタがあり、それらが一連の動作を円滑に進めるための“連携プレー”をしています。

なぜ命令レジスタが必要なのか？

コンピューターは「何をするか」を命令として受け取り、それを順番に実行します。たとえば、読み取り命令、計算命令、データの移動命令など、さまざまな種類の命令があります。これらの命令は、CPUの中で一時的に保管され、順番に解読され、実行される必要があります。命令レジスタはその「今実行している命令」を記憶しておく箱なのです。これがなければ、次に何をすればよいかCPUは迷ってしまいます。

命令の流れ（基本の処理サイクル）

命令が実行される基本の流れは、次の3つのステップで表されることが多いです。

Fetch（取得）: PCが指すアドレスから命令を取り出し、MDRにデータを読み込み、IRに格納します。
Decode（解読）: IRに格納された命令を解読して、何をする命令なのかを理解します。オペコードと呼ばれる部分がここで読み取られます。
Execute（実行）: 解読結果に従って、計算を行ったり、データの読み書きを行ったりします。

この一連の動作が1つの「命令サイクル」と呼ばれ、CPUはこれを非常に高速で繰り返します。命令レジスタはIRとして、現在処理中の命令を保持することで、このサイクルの指揮を取ります。PCは次に実行する命令の場所を指し示し、必要に応じてMAR・MDRとともにメモリから命令やデータを取り出します。

実例で見る理解のコツ

日常の例えで説明すると、PCは次に開く本の「ページ番号」、IRは今読んでいるページの「指示書」、MARは読み取りたいページの「場所メモ」、MDRはページから取り出した内容を入れる「箱」、といった感じです。命令レジスタはその中でも現在の命令を覚えておく箱として最も大事な役割を担います。読んだ命令を正しく解読して、次に何をするべきかをCPUに伝えるのが、命令レジスタの役目です。

表で見る基本的なレジスタの役割

<th>レジスタ

役割の説明
PC（プログラムカウンタ）	次に実行する命令のアドレスを指し示す。命令の順番を決める大切なカウント役。
IR（命令レジスタ）	現在実行中の命令を保持する。解読と実行の出発点となる。
MAR（メモリアドレスレジスタ）	メモリのどこを参照するかを指す地址を一時的に保持する。
MDR（メモリデータレジスタ）	メモリから読み出したデータや、書き込むデータを一時的に保持する。

現代のCPUと命令レジスタ

現代のCPUは「パイプライン」と呼ばれる仕組みで、複数の命令を同時並行的に処理します。そのため、命令レジスタは一部の設計では複数の段階で複数のIRを使うこともあります。とはいえ、基本となる考え方は同じです：現在処理中の命令を正確に保持して、次の動作につなぐことが重要です。

まとめ

命令レジスタは、CPUが「今何をしているのか」を知るための核心的な部品です。現在の命令をIRに保持することで、解読と実行の流れを正しく進めることができます。これを理解することで、プログラムがどのように実行され、なぜ時には処理が遅く感じるのか、またどうすれば速くなるのかのヒントをつかむことができます。