コンピューターの5大装置とは？：基本的な機能を支える重要な構成要素✨

半導体Times

2024年8月2日 09:29

こんにちは！皆さんは、コンピュータの5大装置という言葉を聞いたことはありますか？

これらの装置は、コンピュータの基本的な機能を支える重要な構成要素です✨この記事では、各装置の役割と特徴を詳しく説明していきます！

コンピュータの5大装置🖥️

まずはコンピュータの5大装置について見ていきましょう。一般的には以下の5つの装置を5大装置と呼びます。

入力装置
記憶装置
中央処理装置（CPU）
出力装置
制御装置

それでは、各装置についてデータがどのように流れるかに沿って詳しく見ていきましょう🌟

入力装置🖱️

まずは皆さんがパソコンの前に座った状況を想像しましょう。PCの電源を付けると、デスクトップが表示されます。ここでパスワードの入力を求められますよね？ここで触るのが、キーボードであり、入力装置です。

入力装置は、ユーザーがコンピュータにデータや指示を送るための装置です。代表的な入力装置には以下のものがあります：

キーボード：文字や数字を入力するための装置。通常、アルファベット、数字、記号、ファンクションキーなどが配置されています。
マウス：画面上のカーソルを操作し、クリックやドラッグで指示を送る装置。光学式やレーザー式などの種類があります。
スキャナー：画像や文書をデジタルデータに変換する装置。フラットベッドスキャナーやフィードスキャナーなどの種類があります。
タッチパッド：ノートパソコンに搭載されていることが多く、指で触れて操作する装置。
マイク：音声を入力するための装置。音声認識ソフトウェアと組み合わせて使用されます。

基本的に、人間が５感を使って操作する物理的な装置は全て入力装置になります🖱️

記憶装置💾

さて、入力装置を通じてコンピュータに入ったパスワードのデータは、どこに行くのでしょうか？入力されたパスワードが正しいかを判定する必要がありますが、そのために一時的に情報を保持しておく必要があります。その役目を担うのが、記憶装置です✨

記憶装置は、データやプログラムを保存するための装置です。記憶装置には主記憶装置と補助記憶装置があります。

主記憶装置（RAM）：一時的にデータを保存するための装置。電源を切るとデータが消える。作業中のデータを一時的に保存し、CPUが迅速にアクセスできるようにします。
補助記憶装置（HDDやSSD）：長期的にデータを保存するための装置。電源を切ってもデータが保持される。HDDは大容量で安価ですが、SSDは高速で耐久性が高いです。

入力装置から入力されたデータは、まずは主記憶装置に入ります。この時点では、情報としての重要度はまだ分からないため、この後演算処理などを行ったうえで重要度が高い情報が電源を切っても保存される補助記憶装置に保存されます。💾

中央処理装置（CPU）💡

さて、入力されたデータが一時的に主記憶装置に保存されました。次にこのパスワードが正しいかどうかを判定します。例えば入力パスワードが”12345”、正しいパスワードが”12346”だと仮定しましょう。

この時に、入力パスワードの初めの桁は1で、正しいパスワードも初めの桁は1だな。よし、合ってる！
次の桁は、2か、ふむふむ、これも合ってるぞ。
・・・
あれ、最後の桁が間違ってるな、これは間違ってるって教えてあげなきゃ。

ということが行われます。この時に、数字の照合を行っているのが、中央処理装置です💡

中央処理装置（CPU）は、コンピュータの「頭脳」とも呼ばれる部分で、計算やデータ処理を行います。CPUは以下の2つの機能を持ちます：

演算装置：数値計算やデータの論理演算を行う。加算、減算、乗算、除算などの基本的な演算を実行します。
制御装置：プログラムの指示に従って他の装置を制御する。命令を解釈し、適切なタイミングで各装置に指示を出します。

出力装置📺

先ほどのパスワード照合の流れの続きを考えましょう。中央処理装置で入力されたパスワードが間違っていることが分かりました。でもこのままでは、ただ間違っているという情報をパソコンが知っているだけなので、人間にそれを教えてあげる必要がありますね。

パソコンの内部では情報は0と1の数字の羅列だけで表現されているので、そのままでは人間が理解できる形にはなっていません。詳しくはこちらの記事で詳しく説明しているので、良ければ読んでみて下さい👇

このときに、”パスワードが間違っています。正しいパスワードを入力してください”と画面に表示して初めて人間が理解できますね。この画面が出力装置になります✨

出力装置は、コンピュータが処理したデータをユーザーに表示するための装置です。主な出力装置には以下のものがあります：

モニター：画面に映像や文字を表示する装置。液晶ディスプレイ（LCD）や有機ELディスプレイ（OLED）などの種類があります。
プリンター：紙に文字や画像を印刷する装置。インクジェットプリンターやレーザープリンターなどの種類があります。
スピーカー：音声を出力する装置。内蔵スピーカーや外付けスピーカーがあります。
プロジェクター：映像をスクリーンや壁に投影する装置。プレゼンテーションや映画鑑賞に使用されます。

文字だけではなく、画像、動画、音など何かしらの形で表現する装置を総称して出力装置と呼んでいます📺

制御装置⚙️

さて、これで一連の動作は完了したように思いますが、まだあと一つ装置が残っています。ほかに何が必要なのでしょうか？

最後の装置である、制御装置は、コンピュータ全体の動作を管理する装置です。制御装置はCPUの一部として機能し、プログラムの命令を解釈し、各装置に指示を出します。制御装置は以下の役割を担います：

命令デコーダ：プログラムの命令を解釈し、実行するための信号を生成します。
タイミングと制御回路：各装置の動作を同期させ、効率的に動作させるためのタイミングを管理します。

分かりやすく言えば、これまでの4つの装置を統括して指示を出す役割を果たしています。今回の例で言えば、
・入力されたパスワードのデータを記憶装置に移動せよ
・記憶装置のデータを使って演算せよ
・演算した結果を再度記憶装置に保存せよ
・その結果を出力装置で表現せよ

といった全ての指示を出しているのが制御装置になります⚙️

まとめ

入力装置：データや指示をコンピュータに送る装置。
出力装置：コンピュータが処理したデータを表示する装置。
記憶装置：データやプログラムを保存する装置。
中央処理装置（CPU）：計算やデータ処理を行う装置。
制御装置：コンピュータ全体の動作を管理する装置。

この記事が勉強になったよという方は、スキお待ちしています🥰

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最後まで読んでいただき、ありがとうございました！

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