コンピュータの五大装置 |入力・出力・記憶・演算・制御について
" コンピュータの五大装置 “について、身近なハードウェアを例にし説明をしています。
高校の情報の授業で扱われるコンピュータの構成に関する内容になります。
入力、出力、記憶、演算、制御がコンピュータの五大機能になります。
この５つの働きをする装置が五大装置というわけです。
まず５つの機能についての説明と装置の例を述べます。
その後で、コンピュータの構成について説明をするという流れになります。
コンピュータの五大装置
これから、コンピュータの五大機能について、それぞれの働きと、装置の例を述べます。
身近な例を通して意識しておくと、後で述べるコンピュータの構成の図の内容に親しみやすくなるかと思います。
【入力装置】
データを入力するという働きになります。
例として、キーボードやマウス、音声で入力するためのマイクといったものが挙げられます。
【出力装置】
コンピュータで処理した結果を出力する働きになります。
装置の例は、ディスプレイやプリンタになります。
パソコンに入力した内容をディスプレイに表示するといった身近な内容をイメージしながら情報の学習を進めると勉強しやすいかと思います。
高校の数学だと、y = 2x に x = 3 を入力すると、2 と 3 を掛け算した値が処理され、6 が結果として出力されるわけです。
少し数学のことも思い起こしつつ、他の装置についても述べておきます。
【記憶装置】
データや処理結果を記憶する働きになります。
例として、メモリやハードディスクがあります。
この記憶装置ですが、大きく２つあります。
主記憶装置（メインメモリ）と補助記憶装置（ストレージ）です。
主記憶装置は一時記憶といって、コンピュータの電源を切るとデータが消えます。
それに対して補助記憶装置は、電源を切っても記憶を保持していて必要なときにデータが使えます。
パソコンのハードディスクに打ち込んだデータを記憶させておいて、次の日の必要な時に、そのデータを使うといった具合です。
補助記憶装置には他にもSSD（ソリッド・ステート・ドライブ）といった集積回路を用いたものがあります。
フロッピーディスクやCD-ROMも補助記憶装置になります。
このような記憶装置で、入力されたデータを記憶するというわけです。
さらに、記憶したデータを処理するという流れになります。
中央演算処理装置とは
【演算装置】
データを処理する働きがあります。
2×3というデータに対して、これを計算して 6 にするといった処理を施す装置がコンピュータに実装されているというわけです。
さらにコンピュータの各装置を制御するための司令塔的な装置があります。
【制御装置】
各装置を制御する働きをもつ装置です。
これら演算装置と制御装置を合わせて中央演算処理装置（CPU）といいます。
もう少し細かい用語を述べておきます。
コンピュータを構成する装置の機能を実現する装置のことをハードウェアといいます。
これは物理的な構成なので認識しやすいかと思います。
入力装置のキーボードやプリンタといった周辺機器など、物理的な機械や設備や部品のことです。
それでは、ここからはコンピュータの構成についての内容を表した図について説明します。
コンピュータの構成
図を見ると複雑そうですが、身近なパソコンの操作を思い起こしながら見ると納得しやすいかと思います。
理解しやすさを狙って、制御装置の各装置への命令をかみ砕いてイメージしやすいように、くだけた説明にしておきます。
①入力装置への入力命令です。
制御装置が、「キーボードからの信号だけをデータとする」というように指示をしていると思ってください。
①で打ち込まれたデータは②の主記憶装置へ送られます。
これで入力されたデータが一時記憶されることになります。
適宜、このデータを④補助記憶装置にも転送して記憶させたりもします。
また、予め④に記憶させておいたデータを引き出すために、制御装置から補助記憶装置へと転送命令が送られたりもします。
CD-ROMに入っているデータを使うといったことが、これに当たるとでも思っておいてください。
では、ここから記憶されたデータを演算することを考えます。
2×3を演算して出力
2×3というデータが②の主記憶装置にあったとします。
制御装置からの転送命令で、これを演算をする演算装置へとデータとして送ります。
演算装置によって、2×3というデータが処理されて 6 になります。
この 6 を転送命令で演算装置から②の主記憶装置へとデータとして送ります。
この 6 という演算処理されたデータが、転送命令の指示に基づいて③の出力装置の所へ行きます。
ここまで来ると、制御装置からの出力命令です。
データをディスプレイに表示させるとか、プリンタで打ち出すという出力命令になります。
このようにして、入力から出力までの流れがあるということを押さえました。
コンピュータに関連する用語が使われていますが、パソコンに入力した文字がディスプレイに表示されるまでをイメージして気軽に学習をし始めると楽に勉強を進められるかと思います。
基本機能の実現の過程
【押さえるポイント】
☆ 指示は制御装置のみから
★ データは主記憶装置を経由
データや処理命令は主記憶装置に記憶されています。
そして、制御装置からの指示（命令）によって、主記憶装置に記憶されているデータや処理命令は演算装置へ転送されます。
その演算装置において、処理命令に基づいてデータが処理されます。
そうして得られた演算の結果が、制御装置からの指示で、再び主記憶装置に転送され記憶されます。
この主記憶装置に記憶された演算結果が、制御装置からの指示で、出力装置に転送され出力されるという流れになります。
このように、データは主記憶装置を経由して流れているので、主記憶装置は良いつなぎをしているわけです。
いろいろと五大装置などについて述べてきたので、最後にこの流れでインターフェースについても述べておきます。
インターフェースについて
コンピュータなどの情報機器を互いに接続する部分をインターフェースといいます。
インターフェースという言葉は、さまざまな業界でざっくりと述べられるので、厳密な意味を考え込むと混乱するかもしれません。
高校の情報の授業では、こういったものをインターフェースと言っているというくらいの気持ちで、具体例を押さえておくと良いかと思います。
つなぎの部分がインターフェースというくらいの軽い気分で気楽に例を押さえておきます。
１つ目のインターフェースの例です。
それは、USBです。
キーボードをマウスをつなぐUSBです。
こういった身近なものから知識を広げていくと自然と具体例を押さえることができるかと思います。
他にHDMIもインターフェースの例です。
これはデジタルテレビとゲーム機などを接続するのに用いられたりしています。
ルータやハブなどの有線接続の通信機器については、インターネットがインターフェースの例です。
無線接続だとWi-Fiです。
ハードウェア間をつなぐインターフェース、ソフトウェア間をつなぐインターフェースなどと、より詳しく考えることができますが、ざっくりとこれくらいに留めておきます。
【関連する記事】
高校で学習する情報についての記事になります。
情報の授業と直接に関係はありませんが、数学の数式についての入力・出力についての記事も投稿しています。
それでは、これで今回の記事を終了します。
読んで頂き、ありがとうございました。