コンピュータの種類と基本構造の五大装置を解説

コンピュータの種類と基本構造の五大装置を解説

オフ 投稿者: sesera

凄い勢いで進化し、人々の暮らしにはコンピュータが欠かせない存在となりました。

今もなお凄い勢いで進化し続け、一昔前では無理だと思われていた事も、次々と実現可能になっているコンピュータですが、実は基本的な構造は初期の物からあまり変わりません。

なので、今回はコンピュータの種類や基本的な構造について解説していきたいと思います。

コンピュータの種類

コンピュータの画像

皆さんがコンピュータと聞くと、学校や会社で使われているデスクトップ型パソコンや、持ち運びしやすいノート型パソコンなどを思い浮かべる人が多いと思います。

これらはノイマン型コンピュータという種類の物で、基本的な構造はどれも変わりません。

ノイマン型コンピュータとは|プログラム内蔵方式と逐次制御方式を解説

ですが、コンピュータの基本的な構造は変わらずとも、利用目的や形によって様々な種類が存在しているのです。

パソコン

パソコンの画像

皆さんがコンピュータと聞いた時に、真っ先に思い浮かぶのがパソコン(パーソナルコンピューターの略称)だと思います。

パソコンは主に個人で利用される際に使われるコンピュータで、有名な物だとデスクトップPCやノートPCなどが存在しており、私達の日常生活でよく利用されているコンピュータです。

また、1980年代~1990年代初頭に登場し、ノートPCという呼び方が普及する前に、携帯型パソコンの名称とされていたラップトップPCや、一般的なデスクトップPCよりも格段に性能が良く、化学の研究や高負荷が掛かるグラフィック処理などで利用される、ワークステーションという物も存在しています。

サーバ

サーバの画像

最近のスマホゲームなどで、「サーバーのメンテナンス中です。」という表示を目にした事があると思いますが、この『サーバ(サーバー)』という存在もコンピュータの種類の1つです。

前述したパソコンが個人で利用されるのに対して、サーバは複数の利用者に向けて様々なサービスを提供するコンピュータの事を指し、通常はPCよりも格段に性能の良い物が利用されるのですが、中には通常のデスクトップPCなどをサーバとして利用する人もいます。

そして、パソコンがノートPCとデスクトップPCなどに分けられる様に、サーバもタワー型サーバラックマウント型サーバブレード型サーバなどに分ける事ができ、中でもブレード型サーバは、電源やプリンターなどの外部インターフェイスが共有でき、高密度、省スペース、省電力といったメリットが存在します。

一見、万能に見えるブレード型サーバですが、ファームウェア管理などの課題も存在しています。

携帯端末

スマホなどの携帯端末の画像

一昔前ではガラケー、今ではスマートフォンを使用している方が多いと思いますが、これらも携帯端末(持ち運ぶ端末)というコンピュータの種類の一つで、モバイル端末と呼ばれる事もあります。

今の情報端末では通信機器が内蔵されている事が多く、屋外でもインターネットを閲覧したり、アプリをダウンロードしたりと様々な事が可能ですが、一昔前ではスケジュールやメモ、住所録などを管理する専用の小型の端末の事を指しており、そのような端末はPersonal Digital Assistant(携帯情報端末)の略でPDAと呼ばれていました。

最近では更に携帯端末が進化しており、スマホと腕時計が合体した形のスマートウォッチや、アニメドラゴンボールに出て来るスカウターの様な形のスマートグラスという物も存在し、このような身に着ける端末の事をウェアラブル端末と呼びます。

他にも、スマートフォンやタブレット、スマートウォッチなどの端末を総称して、スマートデバイスと呼ばれる事もあります。

マイコン

マイコンの画像

マイコンとはマイクロコンピュータの略省で、炊飯器や冷蔵庫、工業用ロボットなどの電子機器を制御する、小型のコンピュータの事を指します。

このマイコンは、LSI(大規模集積回路)やVLSI(超大規模集積回路)の技術を使用して、1つのチップ内にCPU(コンピュータの頭脳)やメモリ(記憶装置)など、様々な機能を詰め込んだ物で、色々な用途に使用する事が可能です。

皆さんが普段使用してるスマートフォンの中にも、SoC(System on a Chipの略)という物が入っていますが、汎用性の高いワンチップマイコンよりも用途が限定されています。

コンピュータの五大装置

コンピュータにも様々な種類がありますが、基本的な構造は変わりません。

コンピューターは主に、

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

この5つの装置で構成されています。

入力装置

マウスやキーボードなど、入力する装置の画像

キーボードでのタイピングや、マウスでのクリックなど、コンピュータの外部からの情報を入力する装置を、入力装置と言います。

簡単に説明すると、人間がコンピュータに対して何かアクションを起こす際に使用される装置の事で、人間などの行動をコンピュータが理解できる形にして入力されます。

身近な物だと、

  • マウス
  • キーボード
  • カメラ
  • マイク

などがあります。

制御装置

リーダーの画像

制御装置は、主記憶装置から命令された内容を取り出して理解し、その命令に必要な処理を他の機器に指示する装置です。

簡単に説明すると、入力装置、記憶装置、演算装置、出力装置の司令塔です。

コンピュータの中では、

  • CPU一部

がその役割をしています。

演算装置

電卓で計算をしている画像

演算装置では、命令された処理に必要な情報を記憶装置から抜き取り、その命令の処理を行う、文字通りの演算をする装置です。

演算装置では、足し算、引き算、掛け算、割り算などの四則演算や大小の比較などを行いますが、2進数を利用する事で、足し算のみの処理で四則演算をする事が可能です。

コンピュータの中では、

  • CPUの一部

がその役割をしています。

記憶装置

ハードディスクの画像

記憶装置はその名の通り、処理に関係する情報を記憶する装置の事を言い、一度電源を消すと消去される揮発性と呼ばれる物がある主記憶装置と、電源を消しても消去されない不揮発性補助記憶装置があります。

パソコンの中では、

  • メインメモリ(主記憶装置) ⇐ 電源を切ると忘れる…揮発性
  • ハードディスクなど(補助記憶装置) ⇐ 忘れない…不揮発性

がその役割をしています。

出力装置

モニターの画像

コンピュータ内部で処理された情報を、人間が理解できる形で出力する装置の事を指します。

身近な物では、

  • プリンター
  • モニター画面

などがその役割をしています。

具体的な各機能の働き

コンピューターの五大装置の制御とデータの流れ

名称や各機能の説明だけではイメージしにくいと思うので、ここでは簡単な計算をする際の働きを説明していこうと思います。

例えば、計算で「1+2」をする際の流れは、

入力装置(キーボードなど)から「1+2」を入力する。

制御装置(CPUの一部)が「1」と「2」と「+」を解読して、1と2の加算を行う事を理解する。

加算の計算を行う為、制御装置(CPUの一部)が演算装置(CPUの一部)に命令を出す。

計算に必要な「1」と「2」を記憶装置(メモリやハードディスクなど)から取り出して、演算装置(CPUの一部)が計算を行う。

計算をして出た答えの「3」を記憶装置(メモリやハードディスクなど)に記憶する。

記憶装置から計算の答えである「3」を出力装置(モニターなど)に出力する。

このような流れになります。

様々な装置の名称

制御機能と演算機能を持ち合わせている物を、中央記憶装置(CPU)とも言い、それ以外の入力機能、記憶機能、出力機能に当たる装置を周辺装置と言います。

  • 制御&演算 ⇒ 中央記憶装置(CPU)
  • 入力&記憶&出力 ⇒ 周辺装置

他にも、主にゲーミングPCなどに使用されている、画像を処理する事に特化した半導体チップをGPU
一つの集積回路(LSI)チップにCPUの機能を詰め込んだ物を、マイクロプロセッサ(MPU)
一つの集積回路チップにシステムの動作に必要な物を全て(又は殆ど)載せた物をSoC
複数の集積回路チップを一つにまとめた物をSiPと呼びます。

最後に

今回はコンピュータについて基本的な情報を知ってもらう為に、コンピュータの種類と構造について説明してみました。

参考になれたら幸いです。