ハードウェアとソフトウェアで支えるプログラムの実行

学習の目的

  • ソフトウェア実行時の流れについて理解する

ソフトウェアが実行されるとき、ハードウェアはどのように動いているんでしょうか?

ソフトウェアの読み込み(ロード)

皆さんはゲームをやっていて、このような画面を見たことはありませんか?

見たことあります。場面が変わるたびにこの画面が出ます。

長いとストレスになる時あるよねぇ。

そうですね。でもこれはとっても大事なことなんです。

プログラム実行時のメモリの動き

アプリなどのプログラムは、実行していないときは補助記憶装置に保存されています。

プログラムを起動したときに、補助記憶装置に保存されたプログラムや、画像などのデータを主記憶装置に移します。

プログラムは補助記憶装置から、主記憶装置に移してから実行されるんですね。

その通りです。

なので、データの送信を待っている間、ゲームはロード画面を映すんです。

何にも画面に映っていないと、「動いていないかも」って勘違いされるから、ロード中画面を表示しているのか。

そうですね。ゲーム開発者の配慮です。

それで、CPUが主記憶装置上のプログラムを読み込んで、アプリケーションを動かすんです。

メモリが大きいと速くなる

記憶装置ってデータを覚える部分だから大事だよな。容量が大きければ、たくさんのデータを覚えることができるからね。

そうですね。例えば、主記憶装置の容量を増やすと、覚えられる量が大きくなるだけじゃなくて、コンピュータの速度も速くなるんですよ。

えぇ、主記憶の容量が増えることで、スピードが上がるって、なんでだろう?

それでは、日常で考えてみましょう。普段、勉強や仕事を机でやるとします。

そこで、使用する本や資料を机の上に並べて作業をしますね。この机が、主記憶装置のようなものです。

ふむふむ。資料などの情報を、机の上に置いておくわけだな。

そして、それらの本や資料をしまっておく棚は、補助記憶装置だと考えてください。

なるほど、必要な本などを使うときに、本棚から机に持ってくる。

まさに、コンピュータがプログラムを実行する時と同じですね。

では、ここで机が大きい時と小さい時で考えてみましょう。

この写真の右の机と左の机は、同じ量の書類が乗っているとします。

ここに、新しい書類を追加するとしたらどうでしょうか?

大きい机はまだ書類をのせる余裕はありそうだけど、小さい方は難しそうだな。

ということは、小さい方は今乗っている書類を片付けないといけませんね。

ここで、書類を本棚へ戻す作業が発生するんです。

コンピュータなら、補助記憶装置へデータを移す作業が発生するんだね。

主記憶装置の容量が大きければその作業が必要ないんだ。

亜美さんのいう通りですね。

上の説明の通り、主記憶装置の容量が小さくなると、補助記憶装置とのデータのやり取りが頻繁に発生してしまいます。

そのため、メモリの容量の大きさは、コンピュータの処理速度に大きく影響します。

コ ラ ム

「シャットダウンとスリープ、何が違うの?」

パソコンで作業を終えるとき、「シャットダウン」と「スリープ」、どちらを使っていますか?
名前は似ていますが、実は中の動きはまったく違います。

  • シャットダウン:すべての動作を終了して、完全に電源を切る。まっさらな状態に戻る。
  • スリープ:作業中の状態を保ったまま、一時的に電力を抑えて待機する。次に電源を入れると、すぐ作業を再開できる。

スリープはとても便利ですが、毎日スリープばかりで長期間使い続けると、パソコンの動作が少しずつ重くなることがあります。

その理由は次のようなものです:

  • 一部のプログラムが裏で動き続けてメモリを占有したままになる
  • OSが一時的に作成したデータがたまり続ける
  • 本来シャットダウンや再起動でリセットされる処理が行われない

💡ポイント!
スリープは短時間の休憩に、シャットダウンは1日の終わりに。
たまにはシャットダウンや再起動をして、パソコンを「リフレッシュ」させてあげることが大切です。

情 報 こ と ば キ ー ワ ー ド

主記憶装置

コンピュータの動作に必要なデータを一時的に記憶する装置。

補助記憶装置

電源を切ってもデータを記録できる装置。ストレージとも呼ばれる。

Well done!

次のステップに進みましょう!

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