コンピュータの構成要素

コンピュータには、パソコン、ゲーム機、スマートフォンや家電製品など様々な種類があります。
これらのコンピュータは形は異なりますが、すべて同じ構成要素でできています。
コンピュータがどのようにできているのか学習しましょう。

スライドの学習内容

  • コンピュータの五大装置
    • 制御装置と演算装置
    • 記憶装置
    • 入力装置
    • 出力装置
  • コンピュータの処理の流れ

コンピュータは目で見え触ることのできる「ハードウェア」とハードウェアにインストールして利用する「ソフトウェア」に分けられます。今回はハードウェアについて学習します。

コンピュータの五大装置

コンピュータの装置(ハードウェア)は役割ごとに5つに分けることができます。この5つの装置を五大装置と呼びます。

五大装置
装置 役割
制御装置 他の装置を制御(コントロール)する。
演算装置 演算(計算やプログラムの実行)を行う。
記憶装置 データを記憶する。主記憶装置と補助記憶装置がある。
入力装置 コンピュータにデータを入力する。
出力装置 人間に向けてデータを出力する。

コンピュータが行う仕事のことを処理といいます。
処理を行うとき、五大装置の間ではデータをやりとりしたり、制御の命令を送ったりしています。

五大装置

それぞれの装置について詳しくみていきましょう。

制御装置と演算装置

制御装置と演算装置は人間の脳に該当する装置です。

  • 制御装置

    制御装置は演算装置、入力装置、記憶装置(主記憶装置・補助記憶装置)、出力装置に指示を出し、コンピュータを監督する役割をします。

  • 演算装置

    数値の計算や条件の判断を行います。絵を描いたりゲームをしたりといったプログラムの実行はすべて演算装置で行われます。

制御装置と演算装置はCPU(Central Processing Unit、中央演算装置)という半導体チップで一つにまとめられています。
CPUが1秒間に実行できる命令数が多いほど、コンピュータの処理が速くなります。

記憶装置

記憶装置はソフトウェア(プログラム)やデータを格納する場所です。演算装置が利用する「主記憶装置」と、主記憶装置が利用する「補助記憶装置」の2つがあります。

  • 主記憶装置

    主記憶装置はメモリと呼ばれ、実行中のプログラムやデータを格納する場所です。CPUと直接データのやり取りを行います。
    主記憶装置には次の特徴があります。

    • 電源を切ると内容が消える
    • 高速に読み書きができる
    • 作業スペースとして利用される

    メモリは勉強机に例えられます。勉強机が小さいと、教科書を1冊広げて置いただけで手狭になってしまい、ノートを広げるためには教科書を片づけなければいけません。勉強机が大きいと、教科書もノートも同時に広げて置くことができるので、効率よく勉強ができますね。
    コンピュータもメモリが大きいと効率よく作業ができるので、処理が速くなります。

  • 補助記憶装置

    容量の大きいデータを長時間記憶しておく場合に利用されます。HDD(Hard Disk Drive、ハードディスク・ドライブ)やSSD(Solid State Drive、ソリッド・ステート・ドライブ)などの装置があります。
    補助記憶装置の特徴は次のとおりです。

    • 電源を切っても内容は消えない
    • 主記憶装置に比べ、読み書きが遅い
    • 主記憶装置に比べ、容量が大きい

    補助記憶装置は例えると机の引き出しのようなものです。大きい引き出しほど多くのデータを記憶することができます。

入力装置

コンピュータにデータを入力する装置です。代表的な入力装置には次の物があります。

装置名 説明
キーボード

文字や数字を入力します。現在よく利用されているのはQWERTY(クワーティ)キーボードです。

マウス 画面上の位置情報を入力します。ボタンをクリックやドラッグすることで操作します。
タッチパネル(タッチスクリーン) 画面に触れることで操作することができる装置です。スマートフォンやタブレットの画面に使われています。
スキャナ

写真や文書などをデジタルデータに変換して入力します。紙の資料をコンピュータで編集できるようにします。

マイク(マイクロフォン)

音声を入力します。音声認識ソフトウェアと組み合わせて、声でコンピュータを操作することができます。

QWERTYキーボードは、キーの並んでいる文字の順番から名前が付けられています。タイプライターで採用されていたことによりこの配列のキーボードが普及しました。

出力装置

コンピュータが演算処理をした結果を、人がわかるように表示(出力)する装置です。代表的な装置には次の物があります。

装置名 説明
ディスプレイ(モニタ)

コンピュータのデータを画面に映し出します。文字だけではなく静止画や動画なども映します。

プリンタ

コンピュータのデータを印刷します。文字や写真を紙に出力します。

スピーカー

コンピュータから音を出力します。音楽や効果音、音声などを大勢の人に聞かせることができます。

プロジェクター

コンピュータのデータを大画面に投影する装置です。プレゼンテーションや映画の上映に使われます。

これらの五大装置でコンピュータは構成されています。それぞれの役割と、主な装置を覚えておきましょう。

コンピュータの処理の流れ

五大装置でどのようにデータがどのように処理されていくか、データの流れを確認しましょう。

コンピュータで処理を行う手順は次のとおりです。

  1. ① 主記憶装置から実行する命令を制御装置へ読み込む
  2. ② 入力装置や補助記憶装置から演算処理に必要なデータを主記憶装置へ読み込む
  3. ③ 主記憶装置から演算に必要なデータを演算装置へ読み込む
  4. ④ 演算装置から演算した結果を主記憶装置に書き込む
  5. ⑤ 主記憶装置から演算結果を出力装置に表示したり補助記憶装置に書き込む
ま と め
  • コンピュータは五大装置で構成される
  • 制御装置と演算装置は一つにまとめられCPUと呼ばれる
  • 記憶装置には主記憶装置(メモリ)と補助記憶装置(HDD,SSD)があり、プログラムやデータを記録する
  • 入力装置にはキーボード、マウス、タッチパネル(タッチスクリーン)、スキャナ、マイク(マイクロフォン)などがある
  • 出力装置にはディスプレイ(モニタ)、プリンタ、スピーカー、プロジェクターなどがある

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