コンピュータはハードウェアとソフトウェアでできている

はじめに

コンピュータの仕組みを理解するために、まずコンピュータが何で構成されているのかを知りましょう。大別するとコンピュータは「ハードウェア」と「ソフトウェア」の2つで構成されています。

ハードウェアとは

ハードウェアとは、コンピュータを構成する物体を指します。これは実際に触れることのできる物であり、置き型のコンピュータであれば筐体(きょうたい)と呼ばれる箱や、箱の中に詰まっている部品を指します。ハードディスクやメモリ、CPUなどがその一部です。このように、コンピュータを物理的に構成する機器のことを総称してハードウェア、略してハードと呼びます。

ソフトウェアとは

ソフトウエアとは、人の目には見えないプログラムについてを指します。ハードウェアを制御する基本的なBIOS(バイオス:Basic Input/Output System)やOS(オペレーティング・システム:operating system)をはじめとする基本的なものから、ExcelやChromeといった様々なアプリケーションを総称してソフトウェア、略してソフトと呼びます。

パソコンはハードとソフトが必要不可欠

パソコンの中身まで意識することは普段ないかもしれませんが、より良いソフトウェアを作成するためにもハードウェアの理解は大切です。ハードウェアとソフトウェア、どちらが欠けてもパソコンは動きません。どちらも必要不可欠な構成要素なのです。

いろいろなハードウェア

今回は皆さんが使っているコンピュータのハードウェアのうち、もっとも重要なものを主に挙げていきます。説明に記載してあるリンクからは各ハードウェアの画像検索結果が表示されますので、実物を見たことがない方は写真でイメージを掴みましょう。

CPU

CPU(シーピーユー)とは、「Central Processing Unit」の頭文字をとったもので、日本語訳は中央演算装置です。その名の通り、計算や制御を行う装置で、コンピュータの頭脳といえるでしょう。

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CPUの性能を表す指標にはビット数とクロック数の2つが挙げられます。ビット数はCPUが1回に計算できる情報量を表しており、64ビットの場合64本の回路からデジタル信号を受け取り演算することが可能です。この演算速度の指標がクロック数であり、ヘルツという波長の単位で表します。現在よく使われているコンピュータは32ビット、64ビットが主流となっています。

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CPUはパソコンを組み立てる際に「石」(いし)と呼ばれることがあります。見ての通り正方形の四角い物体が石の様に見えることが由来です。これをマザーボードのCPUソケットに差し込み取り付けます。CPUは演算量が増えると熱くなりますので、CPUクーラーと呼ばれる冷却装置を取り付け、冷やしてあげることが大切です。

メモリ

メモリとは情報を記録するためのチップです。

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プログラムが変数や配列などの情報を扱う際に、様々な情報がメモリに書き込まれます。このメモリが壊れるとソフトウェアは作動しません。またメモリの容量が不足したり、性能の悪いメモリを使用することにより、処理速度が劣化します。画像や音楽の編集、機械学習、ディープラーニングなどの処理を行う際は、メモリ容量を多く必要とします。用途にあわせて高速かつ大容量のメモリを装着したいですね。

ハードディスクとSSD

ハードディスクとは、情報を記録する磁気の円盤です。SSD「Solid State Drive」とは、情報を記録するフラッシュメモリです。2つとも先に紹介したメモリと同じ記憶装置ですが、メモリと比べるとハードディスクとSSDは安価であり、低速かつ大容量という特性があります。

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ハードディスクやSSDにはアプリケーション全体を構成するファイルや、画像、音楽ファイルなどが溜め込まれています。出し入れしにくい代わりに沢山のモノを保管できる倉庫をイメージするとよいでしょう。

プログラムは必要なファイルをハードディスクから読み出し、CPUとメモリを使って演算・制御の処理を行います。そして、最終的な結果をハードウェアへ書き込みます。これらをすべて高速なメモリで記録することも可能ですが、異常に高額なコンピュータになってしまいます。そのため性能が違う記憶装置をうまく組み合わせ、効率的に動くよう設計されています。

NIC

NIC(ニック)とは「Network Interface Card」のことです。インターネット回線へ繋ぐLANケーブルをNICと呼ぶことがありますが、LANケーブルの差し口はNICに直結しています。

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インターネット回線の通信規約をTCP/IPと呼び、IPアドレスで管理しています。NICへIPアドレスを設定することで、パソコンの通信が可能になります。また、普段意識する必要はありませんが、LANケーブル越しに隣り合った機器と通信する番号として、MACアドレスというものがあります。これはNICを製造した企業が割り当てた番号であり、1つのNICに対して1つのMACアドレスが存在します。インターネットとは何かを理解するために必要な知識なので覚えておきましょう。IPアドレスは接続する度に変更されることがありますが、このMACアドレスは基本的に世界で1つだけの番号となっています。

マザーボード

CPUが据え付けられるメイン基盤のことをマザーボードと呼びます。マザーボードはメモリ、HDD、SDD、NICなどをつなげて制御する、仲介的な役割を持ちます。マザーボードによってメモリの容量や取り付けられるCPUの型式が変わってきます。性能がよいマザーボードはそれだけ高価になります。

クリックすると画像を表示します → マザーボード

まとめ

コンピュータの中身は、CPU、メモリ、ハードディスク、SSD、NIC、など各種装置が組み合わさって構成されています。