コンピュータが動く仕組み【図解あり】




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コンピュータが動く仕組み【図解あり】

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。

そのコンピュータの仕組みを

  • ハードウェア面からのコンピュータ
  • ソフトウェア面からのコンピュータ

それぞれの側面から見ていきます。

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ハードウェア面からのコンピュータ

ハードウェア面からのコンピュータ

コンピュータを構成するハードウェアには五大装置があります。

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

ハードウェアにの五大装置とは

  • 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

入力装置にあたります。

入力装置

記憶装置

記憶装置は、入力されたデータを記憶する装置です。

  • HDD
  • SSD

補助記憶装置メモリ(主記憶装置)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)
  • メモリ(主記憶装置)

です。

これらの装置は、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。

演算装置

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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

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出力装置

出力装置は、演算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

出力装置にあたります。

出力装置

ソフトウェア面からのコンピュータ

ソフトウェア面からのコンピュータ

ソフトウェアとは、ハードウェアを働かせるためのプログラムの総称です。

そして、プログラムとは先ほど説明した

  • データ
  • 命令

を並べたものを指します。

プログラムは,CPU

  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)に記録されたプログラム
  • 予めパーソナル・コンピュータの内部に装備

されています。

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(電気の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

  • 電源投入直後
  • リセット直後

には,BIOSプログラムが実行されます。

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いるので,そのアドレスにBIOSが配置されています。
BIOSデバイスドライバの違い

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す

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の種類には

  • 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を管理します
  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ます
  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、必要な処理を行います

  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の主な役割として

  • 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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