各装置の役割

CPU

表1-2.に記したとおり、5大装置の制御装置と演算装置の役割を兼ねているのが、CPUです。CPUは、言わばコンピューターの心臓部と言えるでしょう。

自動車のエンジンの性能が、搭載しているトルクの数により、4気筒、6気筒などと分類されるように、一度に処理できるデータの単位により、8ビット、16ビット、32ビット、そして現在主流の現在では64ビットといった具合に分類されます。この数が大きければ、大きいほど、コンピュータが一度に処理できる計算の量が多いため、処理スピードが速くなる傾向があります。(表2-1.図2-1.)

かつては、CPUはこのビット数をアップさせることにより、性能をアップさせてきましたが、近年では、一つのCPUに該当する「コア」と呼ばれる単位の処理装置を１つのCPUに複数搭載するスタイルが主流になりつつあります。

いうなれば、従来のタイプのCPUがコンピュータに複数搭載されているようなものです。その数により、DualCore（コア2つ）やQuadCore（コア4つ）、さらにそのCPUを複数搭載するマシンが開発されています。

図2-1.CPU

つい最近までは、Intel社、またはその互換のCPUの独占状態でしたが、近年では、タブレットPCやスマートフォンの普及により、ARMなどそれ以外の規格のものも普及しつつあります。

表2-1.インテルのCPUの発展の歴史
発表年次 CPU ビット数 クロック周波数
19828028616bit6MHz / 8MHz / 12MHz
1992i486Dx232bit50MHz / 66MHz
2000Pentium432bit1.3GHz以上
2009Core i3 i5 i7/ 64bit64bit2.66GHz

メモリ

図2-2.DRAMカード

コンピュータにおける、主記憶装置の役割を果たしているのが、メモリと呼ばれるものです。大きく分けて、RAM（Random Access Memory）とROM（Read Only Memory）に分類できます。RAMはランダムにアクセスできる、つまり読み書きが可能なメモリーという意味で、主記憶装置やキャッシュメモリーに使用されます。また、記憶内容を保持するためには、電源供給が必要です。RAMの中にはDRAM（Dynamic RAM）（図2-2.）とSRAM（Static RAM）があります。

一方、ROMは書き込み不可能、一度書きこまれているデータを読み出すことしかできないメモリーのことを言います。RAMとは違い、コンピュータの電源を切っても内容が消去されることはありません。

ただ、、近年ではフラッシュメモリという「書き換えが可能なROM」が使われています。USBメモリはSDカード、さらにはハードディスクに該当する処理を行うSSDなどがそれで、パソコンのデータ持ち歩きや携帯電話、デジタルカメラなどにも使えます。

入力装置

入力装置は主記憶装置にデータを投入する機器です。キーボード（図2-3.）、マウス（図2-4.）などが主な機器です。キーボードにはキーの個数から109キーボードとか101キーボードなどといった種類があります。マウスはディスプレイ上の位置情報を送り出す機器です。GUI環境ではよく使用される機器です。

ゲームで使うジョイスティック、スマートフォンやタブレットPCについているタッチパネル、画像情報を取り込むスキャナも入力装置の一種です。

図2-3.キーボード
 図2-4.マウス

出力装置

音声を出力するスピーカー、印字装置のプリンター、画像を出力するディスプレイ（図2-5.）などが出力装置です。ディスプレイは画面の大きさによって区分けされます。かつては横縦比が4：3だったのですが、近年はワイド画面が多くなり分類が複雑になってきています。

図2-5.ディスプレイ

コンピュータの画像は、ピクセルもしくはドットという細かな点によって構成されており、その縦横の数によって、ディスプレイのサイズの規格は、以下のように分類されています。(表2-2.)

表2-2.ディスプレイの大きさの分類
規格 サイズ
VGA640ドット×480ドット
SVGA800ドット×600ドット
XGA1024ドット×768ドット
SXGA1280ドット×1024ドット
UXGA1600ドット×1200ドット

補助記憶装置

現在、実用的なコンピュータシステムには、このほかに、補助記憶装置(ほじょきおくそうち)と呼ばれるものがついているのが普通です。補助記憶装置は、主記憶装置に入りきらない情報を一時的に退避する装置で、データやプログラムを保存します。パソコンや据置型ゲーム機に内蔵されているCD/DVDドライブ（図2-6.）ハードディスク（図2-7.）や、USBメモリ（図2-8.）などがこれにあたります。

図2-6.CD/DVDドライブ
 図2-7.ハードディスク
 図2-8.USBメモリ

周辺機器とUSB

周辺機器

パソコンやゲーム機などのコンピュータ本体には、この外に様々な機器を接続することができます。例えば、ゲームのコントローラー（図2-9.）や、ビデオカメラ（図2-10.）、マイクや携帯型のデジタル音楽プレイヤー、外付けの大型スピーカーなどといったものです。このように、コンピュータ本体に付随される外付けの機器のことを、一般に周辺機器（しゅうへんきき）と言います。

周辺機器もまた、五大装置のいずれか、もしくはその複数に属するものがほとんどです。例えば、ゲームコントローラーやビデオカメラは入力装置であり、スピーカーは出力装置となります。

図2-9.ゲームパッド
 図2-10.ビデオカメラ

USB

そういった周辺機器は現在ほとんどの場合、USB(ユーエスビー)コネクタと呼ばれるコネクタでコンピュータ本体に接続されるケースがほとんどです。USBはユニバーサル・シリアル・バス（英語: Universal Serial Bus）の略で、コンピュータの情報機器に周辺機器との間でデータをやりとりする機器を接続するための規格です。(図2-11./図2-12.)

かつては、コンピュータとこれら周辺機器を接続するための規格はたくさんあり、周辺機器の種類によって異なっていました。しかし、現在は多くの場合このUSBによって統一されています。

図2-11.USB①
 図2-12.USB②

コンピュータ関連の単位

ビットとバイト

ここで、メモリの容量や、CPUのクロック数など、コンピュータの性能を評価する数値に必要な単位について紹介しましょう。

コンピュータは、デジタルによって情報を扱うため、基本的に、「1」と「0」でしか情報を表現することができません。この、「0」か、「1」のどちらかしか表現しえない情報の形式のことを、ビットと呼びます。（図2-13.）

このビットが8つあつまった単位のことを、バイトと呼びます。（図2-13.）バイトとは2の8乗、つまり256種類の情報を取り扱うことが可能で、これが基本的にコンピュータでメモリなどの情報量を扱う単位として使われています。

図2-13.ビットとバイト

大容量の単位

さらに、コンピュータのメモリーの記憶容量を表す単位として「MB（メガバイト）」とか「GB（ギガバイト）」という表記が使われますが、この先頭についている「M(メガ)」と、あ「G(ギガ)」といった単位は、ビットの情報量を表すものです。

日常生活でよく使われている、「Kg」や「Km」の「K」は1000（10の3乗)を表しますが、コンピューターの世界では2進数で計算することが基本なので、「K」は２の10乗、つまり1024を表します。したがって、「1Kバイト」というと、1024バイトを指す単位になります。

このように、バイトの補助単位は、「K」→「M」→「G」→「T」→「P」の順で大きくなり、「m」→「μ」→「n」→「p」の順で小さくなります。変化の単位は、10の3乗づつになっています。(表2-3.参照)

表2-3.数値の桁数を表す際に用いられる補助単位（2進数）
補助単位 呼称 10進形式 2進形式
Pペタ1015 ＝ 1000兆250 ＝ 1,125,899,906,842,624
Tテラ1012 ＝ 1兆240 ＝ 1,099,511,627,776
Gギガ109 ＝ 10億230 ＝ 1,073,741,824
Mメガ106 ＝ 1,000,000220 ＝ 1,048,576
kキロ10３ ＝ 1,000210 ＝ 1,024
mミリ10-３ ＝ 1/1000
μマイクロ10-6 ＝ 1 / 百万
nナノ10-9 ＝ 1 / 10億
pピコ10-12 ＝ 1 / 1兆