【図解】コンピュータ、どんな構造になっているの？（ハードウェア編）

こんにちは！たこ助だよ🐙
今日は「コンピュータがどんな構造になっているか」について説明していくよ。

その構造は大きく、
- ハードウェアの側面
- ソフトウェアの側面
に分けられるけど、このnoteではまずハードウェアの側面について説明していくよ！

補足：ハードウェアとハードウェア
ハードウェア：キーボードなど物理的な実体があるもの
ソフトウェア：アプリケーションなど物理的な実体がないデータの集まり

できるだけ分かりやすく説明していくから、ぜひ最後まで読んでいってね〜！

[ コンピュータの全体像 ]

コンピュータにおけるハードウェア的な要素は、次の5つから構成されるんだ。
- ①入力装置（ex. キーボード、マウス）
- ②記憶装置（ex. メモリ、HDD: Hard Disk Drive、SSD: Solid State Drive）
- ③演算装置（ex. CPU: Central Processing Unit）
- ④制御装置（ex. CPU）
- ⑤出力装置（ex. ディスプレイ、プリンタ）

それぞれの装置は次の図のように関わり合っているよ。
順に説明していくから、今はまだ理解できなくても大丈夫！🙆‍♂️

コンピュータの構成と情報（データ・命令）の流れ

[ ①入力装置 ]

入力装置はユーザからの入力を受け取る装置だよ。
例えばキーボードやマウスなんかのことだ。

キーボードとマウス

入力装置に入力された情報（データと命令）は、②で説明する主記憶装置に送られていくよ。

[ ②記憶装置 ]

記憶装置は入力された情報や、様々なプログラムを記憶しておく装置だよ。

補足：プログラム
プログラムとは、データと命令のまとまりのことだよ。例えばカレンダーアプリを構成するプログラムには、年月日を表示するためのデータや、「+」ボタンが押されたら新規予定を追加するといった命令が記述されているんだ。PCだと他にも「システム終了」ボタンが押されるとPCの電源を切るなど、たくさんのデータ・命令が記憶されている。そのひとまとまり毎を「プログラム」と呼んでいるよ。

記憶装置は大きく
- 主記憶装置（ex. メモリ）
- 補助記憶装置（ex. HDD、SSD）
に分けられるよ。それぞれに長所と短所があり、協力しあって働いているんだ。

主記憶装置と補助記憶装置の長所・短所

メモリとHDDとSSD

具体的には、コンピュータにある膨大な情報を、普段は補助記憶装置で記憶しているよ。そして直近の処理に必要な情報だけを主記憶装置に送る。主記憶装置は、①入力装置から送られてきた情報も組み合わせて、③演算装置・④制御装置と高速なやり取りを行う。さらに長期的に記憶したい情報は、再び補助記憶装置に送り、電源を切っても情報が消えないようにしているんだ。

補足：HDDとSSD
HDD（Hard Disk Drive）とSSD（Solid State Drive）はどちらも同じ「補助記憶装置」なんだけど、SSDには次のような長所があるよ。
- HDDよりも読み書きが高速
- HDDよりも衝撃に強い
- 小型化が簡単で軽い
なので最近のPCには、SSDが使用されることが増えているよ。

ただHDDにも次のような長所があるから、
- SSDよりも容量が大きい
- SSDよりも（容量あたりの価格が）安い
現在はSSDが搭載されていても、HDDと併用していることが多いよ。例えばPCの起動はSSDを用いて高速に行い、それ以降はHDDを用いるといった感じだ！

[ ③演算装置・④制御装置 ]

演算装置と制御装置は、主記憶装置から送られてきた命令に基づいて、主記憶装置にあるデータを用いながら演算（足し算・引き算や、大小の比較などのこと）を行う装置のことだよ。

演算装置と制御装置はどちらも、CPU（Central Processing Unit, 中央処理装置）という部品に組み込まれていて、協力しあいながら命令・データを処理しているんだ。

CPU

CPUで演算された結果は、
- また主記憶装置に戻って、次の演算に利用される
- ⑤出力装置に送られる
などのように流れていくよ。

補足：メモリとCPU
コンピュータにおいて一番重要な、情報を処理する機能は、
- 主記憶装置であるメモリ
- 演算装置と制御装置からなるCPU
によって実現されているんだね。

なので、これらまとめて「処理装置」ということもあるよ。
（具体的にどんな流れで情報が処理されていくのかについては、近いうちに記事を書く予定だよ。楽しみにしていてね〜！🐙　）

ちなみに残りの補助記憶装置、入力装置、出力装置は、まとめて「周辺装置」ということもあるよ。以下の表を参考にしてね！

処理装置と周辺装置

[ ⑤出力装置 ]

出力装置は演算の結果をユーザに表示する装置だよ。
例えばディスプレイやプリンタなんかのことだ。

ディスプレイとプリンタ

出力装置のおかげで、ユーザは演算の結果を知ることができるんだね。

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最後まで記事を読んでくれてありがとう！

今回は「コンピュータはどんな構造になっているか」をハードウェアの側面から説明したよ。次回はソフトウェアの側面から説明をするから、楽しみにしていてね〜！

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※このnoteは「分かりやすく紹介すること」を目的としています。そのため専門的な視点からは厳密さに欠ける場合がございます。厳密・正確な情報をお求めの方はごめんなさい🙇‍♂️

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