ＩＴパスポート試験対策　ハードウェア

ＩＴパスポートの【テクノロジ系】におけるハードウェアについて学習を進めていきましょう！
コンピュータにはさまざまな種類があり、身近なものではスマートフォンやタブレット端末、大規模なシステムでは汎用コンピュータやスーパコンピュータなどがあります。

コンピュータには『演算』、『制御』、『記憶』、『入力』、『出力』の五つの役割があります。
『演算』、『制御』では主にＣＰＵ（中央演算装置）の役割や性能の決める要素などについて理解する必要があります。
『記憶』では主記憶装置や補助記憶装置、キャッシュメモリの特徴や使用されている目的などをしっかりと理解しましょう。
コンピュータにデータを『入力』する際にはいくつかの手段と装置があります。
コンピュータの『出力』については主に『ディスプレイ』と『プリンタ』があります。
それぞれの出力装置の構造や種類、規格などを確実に身につけるようにしましょう！

第１章　コンピュータの種類

マイクロコンピュータ
ＣＰＵやメモリを一つの半導体チップに格納した超小型のコンピュータ
家電製品などに組み込まれる。

ウェアラブル端末
身につけて使うコンピュータ
時計やメガネ型などさまざまな形状のものがある。

スマートデバイス
スマートフォンやタブレット端末の総称

携帯情報端末
簡単に持ち運びできるコンピュータ
スマートフォンも携帯情報端末の一つ

タブレット端末
タッチパネルのディスプレイを持つ携帯情報端末

ＰＣ（パソコン）
個人向けのコンピュータ
手のひらには収まらないが、持ち運ぶことはできる。

サーバ
ユーザからの要求に応じて、さまざまな処理を行うコンピュータ
通常のサーバは大人が一人でやっと持ち上げられるくらいの大きさと重さがある。

汎用コンピュータ
基幹業務を処理するために利用されているコンピュータ
通常の汎用コンピュータは大人でも持ち上げられない
『メインフレーム』とよばれている。

スーパコンピュータ
大量の計算を高速に行うコンピュータ
遺伝子の解析や地球規模の気象予測などに使われる。
日本では『富岳（フガク）』といわれる名前のスーパコンピュータが有名（以前は『京（ケイ）』と言われるスーパコンピュータが存在した）

第２章　コンピュータの５つの役割

コンピュータには『演算』、『制御』、『記憶』、『入力』、『出力』の五つの役割に分類されている。

演算
データを計算すること
コンピュータでは『CPU（中央演算装置）』と呼ばれる機器がこの役割を担う

制御
他の役割を担う装置をコントロール（制御）すること
コンピュータではCPUがこの役割も担うことになる。

記憶
データを覚えておくこと
コンピュータでは『主記憶装置』、『ハードディスク』、『SSD』などが該当する役目を担う。

入力
データを取り入れること
コンピュータでは『キーボード』、『マウス』などがこの役割を担う

出力
データを表示すること
コンピュータでは『ディスプレイ』、『プリンタ』などが該当する役割を担う。

第３章　演算と制御

コンピュータの五つの役割の『演算』、『制御』についてはCPU（中央演算装置）が重要な役割を担っている。
ＣＰＵは別名『プロセッサ』とも呼ばれ、ＣＰＵの性能は次の三つの指標で表される。

①クロック周波数
ＣＰＵが動く速さを表す指標で、ＣＰＵはコンピュータが内部に持っている発振器が発生させるテンポに合わせて命令を処理する。
クロック周波数とはこの発振器が発生させる信号の回数を表現し、単位は『Ｈｚ（ヘルツ）』を使用する。
ＣＰＵではより多くの処理を、より速く実行するために、より速いテンポに対応できるＣＰＵが必要となる。

②コア
ＣＰＵ内にある『演算（計算）処理を行う装置』で、最近では一つのＣＰＵに複数のコアが搭載されているコンピュータが主流となっている。
一つのＣＰＵ内に複数のコアを持つＣＰＵのことを『マルチコアプロセッサ』といい、２つのコアも持つプロセッサを『デュアルコアプロセッサ』、４つのコアを持つプロセッサを『クアッドコアプロセッサ』と呼ぶ。
マルチコアプロセッサでは、それぞれのコアが別々の処理を実行できるため、多くのコアが搭載されているＣＰＵのほうが性能が高いとされている。

③レジスタのデータサイズ
ＣＰＵ内にある『データを一時的に記憶する装置』で、コンピュータは主に、主記憶装置にデータを保存しているが、ＣＰＵ内部にもデータを保存する場所（レジスタ）が用意されている。
レジスタのデータサイズは主に３２ビットと６４ビットの２醜類があり、６４ビットのＣＰＵのほうが一度に読み込むことができるデータが大きいので、より高速に処理ができる。

第４章　記憶

記憶装置とはデータを記録する装置で、持ち運びが出来る『ＵＳＢメモリ』やスマートフォンに搭載されている『フラッシュメモリ』などがある。
コンピュータに搭載されている記憶装置は大きく次の三つに分類されている

①主記憶装置
ＣＰＵが直接読み書きをする記憶装置で、主記憶装置は『主記憶』や『メインメモリ』と呼ばれている。
役割としては実行すべき命令を一時的に保存することで、主記憶装置は『データを高速に出し入れできる』、『保存されたデータはコンピュータの電源を切ると消滅する』とゆう特徴がある。

②補助記憶装置
主記憶装置を補助するための記憶装置で、データを長期的に保存することが主な役割
補助記憶装置にはＯＳやアプリケーションソフトウェア、各種データなどが保存されている。
ハードディスクやＳＳＤなどが補助記憶装置の代表的なものとなる。

＜ハードディスク＞
円盤型の磁気ディスクを高速回転させてデータを保存する記憶装置
振動や衝撃に弱い特徴がある。

＜SSD＞
半導体メモリを使った記憶装置
機械的に動く可動部品がないため、振動や衝撃に強く、ハードディスクよりも消費電力が少ない

＜取り外しの出来る補助記憶装置＞

③キャッシュメモリ
CPUの内部に搭載されている超高速の記憶装置
キャッシュメモリはCPUと主記憶装置の処理速度の差を埋めるために使用される。

半導体メモリ
半導体に電気を通すことで、データを保存する装置
半導体メモリは単に『メモリ』とよばれることが多い

RAM
電源が切れるとデータが消失してしまう揮発性メモリで、主記憶装置やキャッシュメモリが該当するメモリ

DRAM
絶えずリフレッシュ（データが消えないように１秒間に何度も繰り返し電荷を加えること）を繰り返し続けているRAM
主に主記憶装置に使用されているメモリで、DRAMは回路が単純で小さいので、データ容量の大きいメモリを安く作ることが可能となっている。

SRAM
リフレッシュをする必要がないRAM
主にキャッシュメモリに使用されているが、値段が高いデメリットがある。

ROM
電源を切ってもデータが保持される不揮発性メモリで、SSDやUSBメモリが該当するメモリ

第５章　入力と出力

＜入力装置について＞
キーボード
指でキーを押して、文字などの情報を送信する装置

マウス
底面の発光器と受光器によって移動の量、方向、速度を読み取る装置
ノートパソコンではマウスの代わりにトラックパッドが使われることがある。

タッチパネル
指で触れることによって画面上の位置を入力する装置
スマートフォンの画面に搭載されている装置

ペンタブレット
ペン型の器具を使って盤面上の位置を入力する装置
主にイラストや漫画などのデザインの仕事で使われることが多い

スキャナ
紙面を走査することによって、画像を読み取ってディジタルデータに変換する装置

＜出力装置について＞
ディスプレイ
コンピュータが処理した結果などを表示する装置
ディスプレイは人間の目では認識できないほど細かいマスで区切られており、そのマスを赤（Red）、緑（Green）、青（Blue）のいずれかの色で塗りつぶすことで、文字や画像を表現している。
ディスプレイで使用されている三つの色（赤、緑、青）を光の三原色といい、それぞれの色の頭文字をとってRGBと表現されることもある。

＜プリンタ＞
インクジェットプリンタ
インクを紙に吹き付ける方式のプリンタ

インパクトプリンタ
ピンをインクリボンに叩きつけて、圧力で紙に文字の跡をつける方式のプリンタ

熱転写プリンタ
熱でインクを溶かして紙に転写する方式のプリンタ

感熱式プリンタ
熱に反応する紙に印刷するプリンタ

レーザプリンタ
トナーと呼ばれる粉を、レーザービームを使って紙に印刷するプリンタ

３Ｄプリンタ
３次元の設計データから、立体物を作り出す装置

＜dpiとppm＞
dpi
１インチあたりのドット数を表す単位で『解像度』を表現出来る
プリンタやスキャナの性能を表す際に使用される
dpiの数値が多いほど、よりきれいな文字や写真、動画などを出力したり、入力したりできる。

ppm
プリンタが１分間に印刷できるページ数を表す単位

ディスプレイの解像度
縦方向と横方向の画素数をかけ算したような形式で表記する。

第６章　入出力インタフェース

入出力インタフェースとは『ある機器とある機器をつなぐ際に使用するケーブルの接続口の形状や、データをやり取りする方式』のことを指す

USB
キーボードやマウスなどの周辺機器を接続できる、現在最も普及している入出力インタフェース
USBにはバスパワーとゆう機能があり、ケーブルと通して周辺装置に電力を送ることができる。

HDMI
映像や音声をやり取りする規格
１本のHDMIケーブルで映像と音声の両方を一度にやり取りすることができるメリットがある。

Bluetooth
近距離（数ｍ）でデータをやり取りする無線インタフェースの規格

RFID
電波や電磁波を用いることで、直接触れることなく情報をやり取りする技術

デバイスドライバ
PCから周辺機器を操作するためのソフトウェア
プリンタやスキャナなどを購入した際に、説明書などと一緒に同梱されているCD-ROMなどに入っている
デバイスドライバをインストールすることにより、PCから周辺機器を操作できるようになる。

プラグアンドプレイ
周辺機器をPCに接続した際に、自動的にデバイスドライバのインストールと設定を行う機能