コンピューターの仕組み

コンピューターとは何か?と考えた時に、まずパソコンが思いつきますね。

どこででも目にすることができます。

パソコンというのは、パーソナル・コンピューターの略で、個人向け・ひとりで使うという意味のコンピューターになります。

コンピューターというのは、実際は様々なものがあります。身近なところでは、サーバー、スマートフォン、タブレットなど。

コンピューターの種類

このような全体像を知るということは、パソコンとは何か?スマートフォン・タブレットとは何か?という理解を深めることができます。

形状や機能・目的は異なるのですが、基本的な構造というのは共通しているところが多いのです。

5大機器・機能

コンピューターとは何か?といったときに 「定義されている」といえるものがあります。

それは 5つの機器・機能から構成されているということです。

各デバイス

パソコンでもおなじみの CPU、メモリー、ハードディスク、マウス/キーボード、液晶ディスプレイなどです。

制御・演算

コンピューターを構成する他のハードウェアやコンピューター全体の動作を制御します。

各ハードウェアへのすべての命令はこの制御機器が出します。

これを担当するのは CPUになります。

制御機能があるCPUがないと すべての機器はバラバラになり 連動して動作することができません。

またCPUは、データの計算・演算を行います。

これを担当するのも CPUになります。CPUは常に 主記憶であるメモリー上のデータを読み書きしています。

CPUは制御と演算を行うコンピューターの中では 中枢を担うデバイスです。

記憶

記憶機器には2種類のものがあります。

主記憶機器と補助記憶機器です。

主記憶機器

データを一時的に保存・記憶します。コンピューターの電源を切ると電源を切るとデータは失われます。パソコンでは メモリーになります。

スマートフォンやタブレットにも メモリーは搭載されています。

入力されたデータは 一旦メモリーへ行き CPUで処理を行います。CPUが直接アクセスして読み書きしているのは、このメモリーです。

何かのプログラムを起動させたり操作している時というのは、常にこのメモリー上にデータがおかています。

保存する際は、主記憶から補助記憶であるハードディスクなどに書き込まれます。

補助記憶機器

データを長期的に保存・記憶します。コンピューターの電源を切ってもデータは失われません。

ストレージともいいます。

パソコンでは ハードディスクSSD、スマートフォンやタブレットでは フラッシュメモリーmicroSDカードなどがあげられます。

データを書き込み保存するところです。

メモリーは一時的な記憶しかしませんので データを保存しておきたい場合は ハードディスクなどに書き込みます。

データを読み書きする場合は、ハードディスクから一旦 メモリーにデータが読み込まれ、CPUによって読み書きが行われます。

入力

コンピューターにデータを入力する機器です。

主にマウス、キーボード、スキャナ、マイク、タッチパネルなどがあります。

出力

コンピューターからデータを出力する機器です。

主にディスプレイ、プリンター、ヘッドフォンなどがあります。

入力されたデータは メモリー→CPU→メモリー→出力となります。

CPU・メモリー・ハードディスク

コンピューターの主要な機器は、CPU、メモリー、ハードディスクというのが分かります。

これら3つの機器が 演算のスピード、一度に処理できるデータ量、保存できるデータ量などコンピューターの性能には大きく関わってきます。

パソコンのスペックを確認する時は、最も重要な部分といえます。


OS

コンピューターを人が操作できるように開発されたのがOSです。

パソコンでは、OSをハードディスクなどにインストールすることで、ユーザーによって 使用できるようなります。

コンピューターのCPU、メモリー、ハードウェア、入出力機器などのハードウェアは、コンピューター資源リソースといいます。

OSは、ユーザーが意識しなくてもコンピューター資源をアプリケーションなどに適切に割り当ててくれる機能があります。

パソコンでは WindowsやMac、スマートフォンやタブレットでは アンドロイド、サーバーではLinuxなどが使われます。

マザーボード

実際のコンピューターは、これらの機器をまとめるため 内部には一枚の基板が入っています。

パソコンでは、マザーボードとよばれるものです。

このマザーボードに 制御・演算を行うCPU、主記憶を担当するメモリー、補助記憶を担当するハードディスクがつながっています。

またマウスやキーボードなどの入力機器や液晶ディスプレイなどの出力機器も 外部のマザーボードの端子につなぐことができます。

パーソナルコンピューター

自宅や会社で普段よく使うコンピューターが パーソナルコンピューターです。

パーソナルとは 個人用という意味で、ひとりで使うことを想定して作られたコンピューターです。

デスクトップ型、ノート型、一体型など様々です。

パソコンより高性能で グラフィックデザイン、設計、計算など業務用途で使われるコンピューターをワークステーションといいます。

スマートフォン・タブレット

スマートフォンタブレットもコンピューターです。これらは総称してスマートデバイスということもあります。

CPU・主記憶・補助記憶・入力・出力はパソコンと同じです。

タブレット

パソコンのメモリーにあたる主記憶を RAMやメモリー、パソコンのハードディスクにあたる補助記憶を ROMや内部ストレージ・外部ストレージといいます。

内部ストレージにフラッシュメモリ、外部ストレージにMicroSDカードなどに分けていることがあります。

入力と出力は 液晶画面です。出力にあたるディスプレイに タッチパネル・入力機能を持たせています。

ウェアラブル・コンピューター

スマートフォンやタブレットは、持ち運ぶ、手にとって使うコンピューターですが、それよりさらに小型化して身に付けて使うものをウェアラブル・コンピューターといいます。

眼鏡や腕時計に、GPSやセンサー機器などを搭載しているものです。

Google Glass、Apple Watchなど。3D映像を見ることができるヘッドマウントディスプレイ(HMD)もウェアラブル・コンピューターといえます。

あまり普及はしていませんが、心拍数を測る腕時計タイプのものはそこそこ需要があります。

サーバー用コンピューター

サーバーには、NAS、会社内のファイルサーバー、ホームページが公開されるWEBサーバー、データベースが保管されているデータベースサーバーなどがあります。

傾向として、複数の端末からアクセスされること、常時稼働していることがあげられます。

省電力・省スペースなもの、CPUやメモリーなどハードウェアの性能が高いもの、ディスクが複数つながっているものなど様々です。

汎用コンピューター

企業などのシステムで 計算や処理を行うコンピューターのこと。

メインフレームともいいます。

大型で 企業の基幹業務に適したハードウェアの構成になっています。

ネットワークでつながっている端末から入力されたデータや要求を、汎用コンピューターで計算し 結果を返すということも多く、ホストコンピューターとしての役割もあります。

マイクロコンピューター

小さな一枚の基板に、CPU、メモリー、ROMを搭載しているコンピューター。

OSには組み込みOSというものが使われます。

マイコン、組み込みシステムともいいます。

マイコンは、ルーター・プリンター・デジタルカメラなど情報機器、自動車、冷蔵庫・炊飯器・エアコン・洗濯機などの家電製品、自販機、券売機などの産業機器などありとあらゆる機器に搭載されています。

センサーと連動していたり、ランプ、音、タイマー、モーターの制御などを行います。

スーパーコンピューター

処理・演算を行うCPUを数千~数万個使い 高い計算能力・処理能力を持たせたコンピューターのこと。

スパコンともいいます。学術・研究用途で使われています。