コンピュータの仕組み・構成と五大装置について【図解】




コンピュータの仕組み・構成と五大装置について【図解】

現代の生活の中で、欠かす事が出来ないコンピュータ。

皆さんも

  • スマート・フォン
  • ノート型・パソコン(パーソナルコンピュータ)
  • ラップトップ型・パソコン(パーソナルコンピュータ)

という形でコンピュータを使われていると思います。

この記事では、そのコンピュータの仕組み構成を

  • ハードウェアの面(五大装置)
  • ソフトウェアの面

それぞれに分けて説明していきます。

コンピュータのハードウェア

コンピュータのハードウェア

コンピュータを構成するハードウェアは五大装置から構成されています。

ハードウェア(Hard ware)・・・

  • コンピュータを構成する機器の総称
  • プログラム(命令・データの集まり)等のソフトウェアと対になる概念
  • ソフトウェアであるプログラムの命令を順番に取り出し実行する役割

ハードウェアの五大装置は

  • 入力装置
  • 記憶装置
  • 演算装置
  • 制御装置
  • 出力装置

になります。

五大装置

入力装置

入力装置は、ユーザからの入力を受け付ける装置です。

  • キーボード
  • マウス

が入力装置にあたります。

入力装置

記憶装置

記憶装置は、

  • キーボード
  • マウス

から入力されたデータを記憶する装置です。

メモリ(主記憶装置)や

  • HDD(Hard Disk Drive)
  • SSD(Solid State Drive)

の補助記憶装置が記憶装置にあたります。

記憶装置

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演算装置

コンピュータの心臓部を構成するのは、中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)です。

演算装置

演算装置は、半導体素子を高密度に集めた集積回路の組み合わせです。

集積回路とは

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演算装置は、記憶装置に保存されたデータを演算する装置です。

CPU内部に演算装置が含まれています。

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制御装置

制御装置は、ハードウェアの各装置を制御する装置です。

CPU内部に制御装置が含まれています。

制御装置

出力装置

出力装置は、演算された結果のデータをユーザに対して出力する装置です。

  • ディスプレイ
  • プリンタ 等々

が出力装置にあたります。

出力装置

コンピュータのソフトウェア

コンピュータのソフトウェア

ソフトウェアとは、ハードウェアを働かすためのプログラムの総称です。

プログラムとは

  • データ
  • 命令

の集合体です。

プログラムは,CPUが

  1. 解釈
  2. 処理

します。

プログラム

パーソナル・コンピュータの場合,プログラムの種類は役割に応じて

  • BIOS
  • OS
  • アプリケーション 等々

に分類することが出来ます。

ソフトウェア面からのコンピュータ

ソフトウェア

BIOS

BIOS(バイオス)・・・Basic Input Output System(基本入出力システム)の略で、パーソナル・コンピュータに接続されたハードウェアを制御するためのソフトウェアです。

BIOSは,

  • ROM(Read Only Memory)に記録
  • 予めパーソナル・コンピュータの内部に装備

されたプログラムです。

ROM(Read Only Memory)・・・

  • 読み取り専用
  • 媒体製造時にデータを記憶
  • 不揮発性(電気供給を断ってもデータが失われない)

という特養を持っています。

パーソナル・コンピュータの

  • 電源投入直後
  • リセット直後

には,BIOSのプログラムが最初に実行されます。

CPUは,最初に特定のアドレスに記録されたプログラムを実行するようになっており,そのアドレスにBIOSが配置されています。

BIOSとデバイスドライバの違いは、

デバイスドライバ・・・コンピュータ本体と周辺装置である

  • キーボード
  • ディスプレイ
  • コンピュータ・マウス
  • プリンタ 等々

を動かし、制御するソフトウェアであり、BIOS・デバイスドライバ両方共、ハードウェアを制御するためのプログラムです。

両者の決定的な違いは、プログラムの始動タイミングです。

 BIOSデバイスドライバ
プログラム始動タイミング電源投入直後OS起動後
特徴基本的な製品に対してのソフトウェア製品やOSの種類に合わせたソフトウェア

OS

OS・・・Operating System(基本ソフトウエア)の略で、OSには

  • Windows
  • MacOS
  • Unix(Linux,FreeBSD,Solaris 等々)

があります。

OSの管理対象リソースは

  1. ファイルシステム・・・記憶装置に記録されているデータ管理
  2. ネットワーク・・・コンピュータに内蔵されているネットワークカードに、IPアドレス等を割り当て
  3. セキュリティ・・・コンピュータ上で実行されているプログラム宛に送られてきたリクエストを
    • 受けるか
    • 無視すべきか

    を判断し必要な処理を行う

  4. グラフィカルユーザインタフェース(GUI)・・・出力装置の仕様を判断し、内蔵されているグラフィックカードのためのドライバを使用して、GUI>環境を表示させます
グラフィカルユーザインタフェース(GUI : Graphical User Interface)・・・コンピューターの操作の対象が絵で表現されるユーザーインターフェース

OSの主な役割は

  • プロセス管理
  • 記憶管理
  • 入出力装置管理
  • ファイル管理
  • APIの提供

があります。

OSの役割

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アプリケーション

アプリケーション(応用ソフトウェア)とは、OS上で動作するプログラムの事です。

アプリケーション

アプリケーションを作成するプログラマは、アプリケーションからハードウェアを用いる場合,直接ハードウェアを制御する必要は無く、OSのデバイス・ドライバを通してハードウェアを利用出来ます。

以上、コンピュータの

  • ハードウェアの面(五大装置)
  • ソフトウェアの面

それぞれ仕組み・構成についての説明になります。

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