コバヤシクエストLv2〜コンピュータの５大装置とは①〜

皆様こんにちは。毎日寒いですね。

ご体調いかがでしょうか。

私は勉強にも追われ、あまり寒くない気もします（笑）。

さて、今回はコンピュータの５大装置について投稿したいと思います。

少し長くなりそうなので、本記事と次回記事に分けてお届けいたします。

それでは学習を開始しましょう！

コンピュータの5大装置って何？

コンピュータは、入力装置、記憶装置、演算装置、制御装置、出力装置から構成されています。

入力装置は、キーボードなどがあります。他にも多くの方がお持ちのスマートフォンやタブレットのタッチパネルもそれに当たります。

入力装置から入力された文字や命令を記憶装置に保存した後、演算装置や制御装置がデータを演算、制御します。

その結果がディスプレイやプリンタなどの出力装置に反映され、私達は情報を得ています。

以下、入力装置、記憶装置、演算装置、制御装置、記憶装置について見て参ります。

入力装置

入力装置の例としては下記のものがあげられます。

• スマートフォンやタブレットのタッチパネル
• キーボード
• マウス
• スキャナー
• マイク
• カメラ
• バーコードリーダ
  

皆様の日常生活に馴染み深いものとしてスマートフォン等のタッチパネルがありますね。
コバヤシもクエストの道具として欠かせません。

そのスマートフォンのタッチパネルは画面に触れることで生じる微弱な電流を察知して操作を行うもので、これを静電容量方式と言います。

また昨今、AI技術の発展により音声認識機能を持つスマートスピーカーが登場しています。

こうしたスマートスピーカーでは、マイクから音声を認識し、テキスト変換や発声者の特定も可能となっています。

出力装置

出力装置の例としては下記のものがあげられます。

• ディスプレイ
• プリンタ
• プロジェクタ
• スピーカーやヘッドホン
  

皆様の持つ出力装置のイメージは、PC等のディスプレイではないでしょうか。

これもクエストの道具に欠かせません。
余談ですが、コバヤシはスマホ、タブレット、PC全てのデバイスをマックで揃えるMacおじさんです。

さて、ディスプレイには、液晶ディスプレイと有機ELディスプレイがあります。

液晶ディスプレイはバックライトを使用する一方で、有機ELディスプレイは自発光をするため薄く軽量であることに加え高コントラストを実現します。

もっとも、液晶ディスプレイは、耐久性やコスト面で有機ELディスプレイに優れるため、出力装置として用途により選択をされています。

記憶装置

主記憶装置

主記憶装置（メインメモリ）は、補助記憶装置よりも容量は小さいことが多いですが処理速度は速いです。

補助記憶装置からデータを持ってきて、メインメモリ上で処理をします。

主記憶装置は、コンピュータが処理するデータを一時的に保存します。

メインメモリの例えとしてよく用いられるのは、現実世界での作業テーブルです。

このテーブルが広いと多数のデータを広げることができるため作業スピードを向上させます。

本棚のイメージである補助記憶装置からデータを引っ張り出して作業テーブルのイメージである主記憶装置へ移動し処理をします。

メインメモリにはRAM（Random Access Memory）とROM（Read Only Memory）があります。

•RAMは揮発性の性質を持つため、電源を切るとデータが消えてしまいます。

揮発性のイメージとしては、蒸「発」してデータがなくなってしまう感じでしょうか。

RAMにはCPUと主記憶装置の処理速度差を埋めるキャッシュメモリに使用されるSRAM(Static RAM)と、主記憶装置で用いられるDRAM(Dynamic RAM)に分類されます。

SRAMとDRAMの解説は次回詳しく取り上げますが、DRAMの概要としては、メインメモリで用いられるため揮発性の性質を持ち一時保存が可能な記憶装着となります。

•ROMは不揮発性の性質を持つため、電源を切ってもデータが消えません。

これには①マスクROM、②PROM、③EPROM、④EEPROM等があります。

同じような単語が並びますね…見ていきましょう。

①マスクROMは任天堂Switch等のゲームソフトにも搭載され、データの書き込みや消去ができません。

製造時以降にデータが書き込まれたり消えたりすると困るからマスクをしてデータを守るとコバヤシは覚えました。

②はProgrammable ROMの略です。

データの消去は出来ない一方で、一度だけ書き込み（Programmable）が可能です。

③はErasable Programmable Romの略です。

Erasableなので消すことができます。その際は紫外線で消去し、書き込みも可能です。

技術の成長過程での発明のため、電気で削除できずに紫外線で削除可能とコバヤシは覚えました。

④Electrical Erasable and Programmable Romの略です。

えれくとりかる、いれーさぶる、あんど…長いですね（笑）。

要は電気で消すことや書き込みができる亜流のROMとコバヤシは覚えました。

主記憶装置の最後に、メインメモリの処理を向上させる技術としてメモリインターリーブという方法があります。

メインメモリの一部領域（バンク）へのアクセス集中を避け分散処理を行います。

それにより処理速度を高速化します。
夕方の混雑するスーパーで一台のレジに集中しないように、空いている列へ分散するイメージでしょうか。

補助記憶装置

補助記憶装置は不揮発性（電源を切ってもデータが保存されること、揮発しない）で長期的にデータを保存できます。

たとえとしてはデータを格納しておく本棚に保存される感じと覚えます。

•HDD（Hard Disk Drive）はデータへのアクセス時に円盤（Disk）を回しアクセスアームを用いてデータ処理がされます。

イメージは昔のレコード音楽を流す感じと考えます。

円盤内を内外に物理的移動をする必要性から、下記のSSD(Solid State Drive)より処理速度が遅い性質があります。

•SSD（Solid State Drive）はフラッシュメモリという不揮発性のメモリにデータを保存します。

物理的動作による処理はしないため、HDDと比較して処理が速いです。ただしHDDよりも値段は高いです。

こじつけの理由ですが速いスピードの「S」でSSDの方が速いとコバヤシは覚えました。

さて、話が長くなってしまいました。

最後に冒頭の主記憶装置と補助記憶装置について表にまとめます。

本日は記憶装置について見て参りました。

次回は演算装置、制御装置について解説して参ります。各概念を比較しながらクエストを進めていきましょう！

お付き合いありがとうございました！

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　小林　大洸