2014年6月25日水曜日

パソコンの仕組みとは(CPU、主メモリ、HDD、USBなど)

パソコンを活用する上で、パソコンの仕組みを知っておくと便利です。パソコン活用時には、CPU、メモリ、ハードディスク、基本ソフト(OS)など、様々な用語が飛びかいますが、これらを一つずつ理解するよりも、関連する用語をまとめて、パソコンの仕組みの中で理解しておくと、良く分かるようになります。

ここでは、パソコン全体の仕組みの概要を理解することを目的に、多少の正確さを犠牲にして説明しますのでご了解下さい。 また、私自身の理解不足の点も多々あると思いますが、ご理解下さい。

パソコンは、大きく次の要素で構成されています。

 (1) CPU(CPU:Central Processing Unit、中央処理装置) : パソコンの頭脳

 (2) メモリ(主メモリ)   : ソフト・データが動く場所

 (3) ハードディスク(HDD) : ソフト・データの保管庫

 (4) 基本ソフト: ブラウザ、メールソフトなどの応用ソフトを動かすソフト(Windowsなど)

 (5) 応用ソフト: ブラウザ、メールソフト、ワープロソフトなど
 
 (6) データ  : 画像データ、音楽データ、メールデータ、文書データなど

 (7) USB    : パソコンにプリンター、デジカメなどを接続する万能接続口

 

これらの関係を 図:「パソコンの簡単な仕組み」 にしましたので、参考にしてください。

以下、簡単に説明します。



■ (1) CPU(CPU:Central Processing Unit、中央処理装置)

パソコン全体の処理・計算を行う、まさに”パソコンの頭脳”と言える部分です。メモリ上にあるソフトウェアを実行する装置です。なお、CPU が良いものであるほど、そのコンピュータは多くの処理を速く実行できます。

CPU の製造メーカーは幾つか存在しますが、パソコンに限れば、実質インテル社と AMD 社となっています。

パソコン搭載のシェアが高い、インテル製CPUを、超単純に区分けすれば、性能が高い順に、Core i7、Core i5、Core i3、Pentium、Celeronです。但し、それぞれ、いくつかの世代を持っているため、正確には、CPUの型番で判断することが必要です。

なお、CPUの性能は、コア数、スレッド数、クロック数で判断しますが、簡単に考えると、性能としては、コアが多い方が高性能だと思っていいです。

 参考情報: CPUの性能の説明
       http://homepage2.nifty.com/kamurai/CPU.htm

■コア数とは

「コア」とは CPU の中心部分であり、実際に処理を行うところです。つまりこの「コア」が、コンピューターの頭脳と言えますね。

もともと「コア」は、1つの CPU に1つしかありませんでしたが、2006年以降、1つのCPUに、2つ以上のコアがあるものが登場しました。

1つのCPUに、コアが2つの「デュアルコア」、4つの「クアッドコア」、6つの「ヘキサコア」といった製品が数多く販売されており、性能の上昇が顕著になってきています。


■スレッド数とは

CPUが、同時に処理出来る命令の数です。このスレッド数が多いほど並行作業が出来る数も増えるため、一度にたくさんの処理を実行することが出来ます。

但し、スレッド数が多くなっても、実際にコア数が増えている訳ではないので、スレッド数が2倍になっても、コア数が2倍になるより処理速度は向上しません。性能にこだわるのであれば、まずはコア数に注目して選び、それからスレッド数が多いのを選ぶか決めた方が良いです。


■クロック周波数(動作クロック)とは

CPU 内部では、データを一定おきに処理していますが、1秒間における処理回数がクロック周波数となります。例えば、クロック周波数が 1GHz の場合、その処理回数は1秒間に10億回となります。

なお、クロック周波数は、性能を比較する際の目安になりますが、違う種類のCPUと比較する場合は、あまり役立ちません。なぜなら、CPU の種類が異なると、CPU の設計等が違ってきて、それらの違いによっても CPU の性能の高さが決まってくるからです。



■ (2) メモリ(主メモリ)


正確には”主記憶装置(メインメモリ)”と呼ばれ、ソフト・データが動く場所です。この大きさが大きいと、ブラウザなどのソフトの動きが機敏になります。

机で作業することを考えると、メモリは作業机で、大きいほど仕事がし易くなることに似ています。

必要なソフトやデータは、記録されているハードディスクから、このメモリに読み込まれて実行・処理されます。

メモリは動作が高速で、CPUから直接読み書きすることができますが、単位容量あたりの価格が高いため大量には使用できず、また、電源を切ると内容が失われてしまいます。このため、ソフトやデータはハードディスクなどの外部記憶装置に記録し、必要なものだけメモリに呼び出して使います。



■ (3) ハードディスク(HDD)

ハードディスク(HDD)は良くHDDと略され、ソフトやデータを保管しておく記憶装置です。

ハードディスクは、通常パソコンの中にあり、ハードディスクの中には、DVDのような円盤が入っています。この円盤に、データやソフトが書き込まれ(記録され)、必要なときに読み出されます。メカ的な構造なので、衝撃を与えないようにすることが必要です。

なお、このハードディスクに記録されたソフトやデータは、電源を切っても消えません。データやソフトはハードディスクからメモリ(主メモリ)に読み込まれ、実行されます。HDDの構造は、以下を参照下さい。

 参考情報: ハードディスクの仕組み
       http://pc.nikkeibp.co.jp/article/NPC/20070419/268944/



■ (4) 基本ソフト(OS:Operating System、オペレーティングシステム)

CPU、メモリ、ハードディスク(HDD)などは、ハードウェアといわれますが、これらを動かすのはソフトウェア(略してソフト、以後ソフト)と呼ばれます。

ソフトは、大きく、「基本ソフト」と「応用ソフト」に分かれます。

基本ソフトは、オペレーティングシステム(Operating System)略してOSと言われ、ブラウザ・メールソフトなどの「応用ソフト」を動かしたり、ハードウェアに動作を指示するソフトです。Windowsは代表的な基本ソフトです。



■ (5) 応用ソフト


ブラウザ、メールソフト、ワープロソフト、表計算ソフトウェア、ウイルス対策ソフトなどがあります。応用ソフトは、基本ソフトのもとで動きます。

なお、応用ソフトは、動く基本ソフトが決まっており、それ以外の基本ソフトでは動かないので、購入時は、必ず自分のパソコンの基本ソフトで動くか確認してから購入しましょう。

(注)Windowsパソコンでは、Windows8以降、「応用ソフト」を「アプリ」と呼ぶようになりました。そういえば、スマホでは以前から「応用ソフト」を「アプリ」と呼んでましたね。



■ (6) データ

画像データ、音楽データ、メールデータ、文書データなどの様々な種類のデータがあります。なお、これらのデータは、応用ソフトで処理されます。

データはファイルとも呼ばれ、「flower.doc」のような表現になります。

   「.」(ピリオド)の前の「flower」 → ”データ名”
   「.」(ピリオド)の後の「doc」   → ”拡張子”
   
なお、拡張子によって、処理をする応用ソフトが決まります。「doc」であればWord、「xls」であればExcelが実行されます。

(注)Windowsでいう”関連づけ”とは、この拡張子とソフトを対応させることを言います。



■ (7) USB


パソコンに、プリンター、デジカメ、マウスを接続するとき、よく耳にするのが、この「USB」ですね。「USB」は、「Universal Serial Bus(ユニバーサル・シリアル・バス)」という言葉の略称で、簡単に言えば、「なんでも接続できる端子」と言う意味です。

昔は、マウス・キーボードはPS2、プリンターはパラレルポートというように、それぞれ、パソコンの専用端子に接続していました。その為、以前は、「あれっ、これ、パソコンのどの端子につなぐのかな?」と、よく考えたものでした。

しかし、「USB」の登場で、なんでもかんでも、この「USB」という場所(端子)にケーブルをつなげば、いろんな機器がパソコンで使えるようになりました。

なお、「USBメモリ」というものがありますが、「USBに接続して使用する、持ち歩き可能なメモリ」のことです。

最近は、大容量の「USBメモリ」があり、大変便利です。但し、小さいので、紛失に注意することや、紛失した場合のことを考え、「USBメモリ」に入れるデータには、暗号化の処理をすることが必要ですね。


≪補足≫HDD(ハードディスク)の劣化対策

専門家ではありませんが、私が気をつけていることを以下に紹介します。

以前に比べると、HDDの信頼性も高くなっているので、あまり神経質になることは無いと思いますが、万が一、壊れた場合のことを考え、HDDの中のデータを、別なもの(USBメモリ、DVDなど)にバックアップすることが大事です。

(1) HDDの中には、写真などの大切なデータがたくさん入っているので、万が一を考え、USBメモリ、DVDなどにHDDのデータをバックアップ(コピー)して下さい。

(2) 衝撃に弱いので、HDDが入っているパソコンの取り扱い時は、衝撃を与えないように注意下さい。

(3) 熱に弱いので、長時間使っていてパソコン自体が熱くなってきたら、電源を切って、しばらくパソコンを休憩させる。また、日当たりが良い場所にパソコンを置かない。

(4) データをHDDに書き込んでいるときにパソコンの電源を切らない。全てのソフトを終了させ、しばらく時間をおいてから(できれば、HDDのランプが消えたのを確認し)、パソコンを終了させる。

(5) パソコンの電源を切ってから、すぐに電源を入れない。電源を切ってから、しばらく時間をおいて、パソコンの電源を入れる。



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