ハードウェア
コンピュータ
コンピュータは入力、出力、記憶,演算、制御の5つの
機能を持っています。
これをコンピュータの五大機能と呼んでいます。
入力装置:
入力装置は主記憶装置にプログラムやデータを取り込む
装置。キーボートやマウスなどがあります。最近ではイ
メージスキャナやデジタルカメラ(デジカメ)などもイメージ
データの入力によく利用されています。
代表的なものには,キーボード(keyboard),マウス(mouse),
イメージスキャナ(image scanner),ディジタルカメラ(digital
camera),マイクロフォン(microphone)等があります。
記憶装置:
制御装置や演算装置が直接プログラムやデータとやりと
りできる装置であり、補助記憶装置に保存されている各
種のプログラムは必ずここに読み込まれてから実行され
ます。
制御装置:
主記憶装置上に存在するプログラムに書かれている命令を
一つずつ順番に読み込んで解釈し、命令通りに実行する
ために他の装置に信号を送って制御する装置です。
演算装置:
データに対して各種の演算をする装置です。『算術論理
演算装置』、『演算論理装置』などとよばれることもありま
す。
制御装置と演算装置をまとめて,
中央処理装置(Central Processing Unit :CPU)といいます。
出力装置:
ディスプレイやプリンタなど、人間がデータを認識できるよ
うにするための装置です。
代表的なものには,ディスプレイ(display)プリンタ(printer),ス
ピーカ(speaker)等があります。
入力,出力,記憶,演算,制御
五大機能
CPU
CPUの機能と仕組み:
★パソコンの性能を左右する重要な部品
CPUはCentral Processing Unit の略で、パソコンの頭脳に相当す
る重要な部品です。パソコンの処理能力の大半は、CPUによって
決まるといっても過言ではありません。
★クロック周波数だけで性能は計れない
CPUは、クロック周波数の数値が高いほど、処理能力が上がりま
す。ただし、Pentium4とCeleronのようにCPUの種類が異なる場
合、クロック周波数の数値だけで性能を比較することはできません。
※クロック周波数:パソコンの各回路が処理の歩調を合わせる
ための信号(クロック)が1秒間に何回発生するかを示した数
値で、単位はMHz(メガヘルツ)またはGHz(ギガヘルツ)。こ
の数値が高いほど、処理を高速に行うことができる。
主なCPUの種類
Pentium
CPUメーカーの最大手、インテルが製造してい
(ペンティアム) るCPUのブランド名。メーカー製パソコンの上
位機種に搭載されていることが多い。
Celeron
(セレロン)
インテルが製造している、低価格のパソコン向
けのCPU。Pentiumより性能は劣るが、その分
価格は安い。
Athlon
(アスロン)
AMDが製造しているCPUのブランド名。
Pentiumとほぼ同等の性能を持つが、価格は
Pentiumより安い。
Duron
(デュロン)
AMDが製造している、低価格パソコン向けの
CPU。Athlonの廉価版。
★ CPU
あらゆる処理や計算は、コンピュータの中心部であ
るCPUで行われる。
★ CPUは、MPU(Micro Processing Unit、マイクロプロセッサ)
とも呼ばれる。CPUの厳密な意味は演算処理を行う半
導体チップ群のことで、MPUはCPUを1個の半導体チッ
プに集積した部品という意味で使われていた。現在では
MPUが演算のすべてを担当するのが普通なので、CPU
とMPUは同じ意味の言葉として使われている。
★ CPUは、レジスタ、演算/論理ユニット、制御ユニットか
ら構成される。
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CPUには、各種演算処理を行う演算装置と、各装置のコントロールを行うための制御装置とし
ての機能があります。
パソコンを動かすプログラムは、いろいろな命令が集まったものです。CPUはプログラムの命
令を1つずつ実行していきます。CPUが実際にプログラムを実行するときには、次のようなサイ
クルで行われます。
ハードディスクなどの補助記憶装置上にあるプログラムを主記憶装置(メインメモリ)に読み込
ませる。
CPUがプログラムの先頭の命令を主記憶装置から読み出す。(フェッチ:fetch)
読み込んだ命令を解読する。(デコード:decode)
解読された命令を実行。(エグゼキュート:execute)
処理結果を主記憶装置に書き込む。
バス(bus)
バスは、コンピュタ内部でCPUから各装置への命令やデータを
やり取りするための共通の伝送路です。各装置間で命令やデー
タが行き来するための道路だと考えてください。パソコン内部で
は、CPU⇒メモリ、メモリ⇒ハードディスク、メモリ⇒ディスプレイ
といったように、常に信号が行ったり来たりしています。
実際に処理するデータを伝送するデータバス、メインメモリ上のどの場所に目的の
データが存在するのかを示すアドレスバス、制御情報を伝送するコントロールバス
バス幅
バスが一回で伝送できるデータ量をバス幅といいます。バス幅
は16ビットや32ビットといったビットで表され、バス幅が大きい
ほど一度に処理できる命令やデータの量が多くなるので、より
高速にデータ処理できます。
記憶装置
メモリの種類
メモリは、コンピュータの5大装置の中の記憶装置に相当
☆RAMとROM
RAM(Random Access Memory)は、
ROM(Read Only Memory)は、
☆RAMとROMの違い
RAMとROMにはそれぞれ次のような種類のものがあります
メモリ
RAM
SRAM
DRAM
ROM
マスク
PROM
EPROM
EEPROM
RAM(Random Access Memory)
☆ビットを保存することができるフリップフロップで構成さ
れているメモリをSRAM(Static RAM)といいます。
☆ビットの情報をコンデンサに保存しトランジスタで制御
するものをDRAM(Dynamic RAM)といいます。
ROM(Read Only Memory)
ROMには、大きく分けると読取専用のマスクROMと、書き込み
可能なPROMの2つに分類することができます。PROMはさらに、
EPROM、EEPROMという合計3種類に分類できます。
マスクROM(mask ROM)は。
PROM(Programmable ROM) は。
EPROM(Programmable ROM) は。
EEPROM(Electronic EPROM) は。
メモリの用途と役割
メモリは用途別に分類すると、メインメモリ、キャッシュメ
モリ、ビデオメモリ、BIOSなどに分けられます。
メインメモリ
主記憶装置のことです。CPUで処理するプログラムやデータを
記憶します。主にDRAMが使われます。
主記憶装置:
★データを一時的に保管、処理を行うための作業場
DRAMは、チップを構成する微細なコンデンサ(メモリセル)
1つひとつで1ビット分のデータを記憶する。
デスクトップパソコン用DDR SDRAM
ノートパソコン用DDR SDRAM
☆メモリの単位
日常生活のキロ(kilo)は、1,000倍を表します。
メモリは2進数で扱ったほうが都合がよいので、メモリ
の1キロは1,000ではなく、1,024(210)です。つまり
1,024バイトが1キロバイト(KB)です。
※1,048,576(220)バイトは1メガ(mega)バイトで、
これは1,024KBに相当します。 ⇒ 1MB
※1,073,741,824(230)バイトは1 ギガ(giga)バイトで、
これは1,024MBに相当します。 ⇒ 1GB
☆CPUとメモリの速度の進歩
☆DRAMの遅さ
を補うキャッシュ
SRAMはコストが
高いのでDRAMの
代わりにメインメモリ
として使用すること
はできません。しか
し、小容量のSRAM
をキャッシュメモリと
して使用すると、
DRAMの遅さをカ
バーできます。
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