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ハードウェアのしくみ

 パソコンをはじめとするコンピュータは身の回りの様々なところで使われており、コンピュータがなければ私たちの生活は成り立ちません。普段身近に接しているものとしてはパソコンや携帯電話、家電製品などが代表的なところだと思いますが、どのようにして動いているのかは知られていないと思います。

【ハードウェアの構成】
 コンピュータが動く仕組みを理解するため、まずはコンピュータのハードウェアの概要を説明をしていきます。

 コンピュータの大まかな構成は中央処理装置(CPU)、メモリ、入出力装置(I/O)です。 皆さんが使っているパソコンのふたを開けてみると、様々な電子部品が詰め込まれています。  その中に切手より一回り大きいくらいの四角い形、あるいは手のひらサイズの細長い形をした電子部品があります。これが中央処理装置(CPU)(プロセッサとも呼びます)です。

 また、黒い小さなボディーに数十本の銀色のピンが付いたムカデのような形をした電子部品が何個かあります。これが主記憶装置(メモリ)です。

 CPUやメモリはその小さなユニットの中に「物理のしくみ」で説明したトランジスタやダイオードなどの素子が数十~数百万個程度で組み合わされた回路となって収められています。これを集積回路(IC)といいます。

 膨大な数のトランジスタが収納され、高度な処理機能を実現するICを特に大規模集積回路(LSI)や超大規模集積回路(VLSI)と呼ぶこともあります。

【処理の概要】
 コンピュータの動作を簡単に言うと、メモリに記録されたプログラムをCPUで解釈して実行し、その結果をメモリで記録するという処理が行われます。

 さらに、実行させたいプログラムをメモリに記録させたり、メモリで記録された結果を表示したりするために、コンピュータにキーボードなどから情報を入力したり、ディスプレイなどに情報を出力する必要がありますが、その機能を担っているのがI/Oです。

 I/Oはコンピュータ本体とキーボードやディスプレイなどの周辺装置を接続する機能を持ったICで、コンピュータ本体と周辺装置の電気的な特性の違いを調整したりもします。

 つまり、メモリーまたはI/Oから情報が入力され、その情報をCPU内部で演算し、その結果をメモリーまたはI/Oに出力するだけなのです。この入力・演算・出力を表す命令とデータを書き並べたものがプログラム(ソフトウェア)というわけです。

  【処理の能力】
 CPUやメモリはそれぞれ性能があります。CPUはインテル社の「ペンティアム」「セレロン」といったブランドが有名ですが、これらの処理スピードの目安となっているのが、クロック周波数というものです。詳しくはCPUのしくみのページで説明しますが、ヘルツ(H)で表されるこの数字が大きいほど処理スピードが速いことを意味します。

 メモリもどれだけ多くの情報を記録できるかということがその性能を表します。メモリの容量は1ギガバイト(GB)などといった具合に表され、容量が大きければ、一度に大量の情報をCPUとやり取りできるため、コンピュータの処理能力が高くなるわけです。メモリについても詳しくはメモリのしくみのページで説明します。


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