はじめに
「コンピュータの仕組み」と聞くと、急に難しそうに感じませんか。
カタカナの用語がたくさん出てきて、どれがどれだか分からなくなる。
技術のテスト前に、いちばん暗記に走ってしまいやすいところです。
でも実は、コンピュータの中身はとてもシンプルな決まりで動いています。
情報を受け取り、決められた手順で処理して、結果を返す。
やっていることは、この一本道だけなんです。
この記事では、その一本道を3つの見方から整理していきます。
装置の役割で分ける「五大装置」、機械と命令で分ける「ハードとソフト」、そして「情報の流れ」です。
この3つがつながると、バラバラだった用語が一枚の地図になりますよ。
テスト前の確認にもそのまま使える内容なので、順番に読み進めてみてくださいね。
コンピュータの仕組みは3つの見方で整理できます
最初に全体像をつかんでおきましょう。
コンピュータを理解するときは、いきなり細かい部品名を覚えるのではなく、「どの見方で説明されているか」を意識すると混乱しません。
同じ機械を、切り口を変えて3回ながめるだけで、用語は自然に整理されていきます。
下の3つを頭の見出しにして読み進めてください。
- 五大装置で分ける：入力・記憶・演算・制御・出力という5つの役割に分けて考えます。
- ハードとソフトで分ける：目に見える機械の部分と、それを動かす命令の集まりに分けます。
- 情報の流れで見る：入力から出力まで、情報がどの順番で通っていくかを追いかけます。
ポイント1：コンピュータの五大装置
まずは、はたらきごとに5つに分ける見方からです。
コンピュータは入力装置・記憶装置・演算装置・制御装置・出力装置の5つに分けられ、これを五大装置といいます。
名前だけを丸暗記するより、「どこからどこへ情報を動かす係なのか」で覚えるほうがずっと定着しますよ。
コンピュータの五大装置のポイントを紹介します
入力装置と出力装置がコンピュータの窓口です
5つの装置のうち、外の世界とつながっているのが入力装置と出力装置です。
入力装置は、人や環境からの情報を機械の中へ取りこむ役割をもっています。
キーボードやマウスが代表ですが、カメラやマイク、温度や明るさをはかるセンサも立派な入力装置なんです。
いっぽう出力装置は、処理した結果を人に分かる形にして外へ出す役割です。
画面やプリンタだけでなく、音を出すスピーカや、実際に動くモータも出力装置に入ります。
テストでは身のまわりの機器がどちらに入るかを問われやすいので、外から中へ入るのか、中から外へ出るのかで見分けてくださいね。
記憶装置は主記憶と補助記憶の二種類です
記憶装置は、処理するデータや命令をためておく場所です。
ここは主記憶装置と補助記憶装置の2種類に分かれていて、役割がはっきり違います。
主記憶装置はメモリとも呼ばれ、いま作業している内容を一時的に置いておく作業机のような場所です。
速いかわりに、電源を切ると中身が消えてしまいます。
補助記憶装置はハードディスクやUSBメモリのように、電源を切っても内容が残る保存用の場所です。
作った作品を後日そのまま開けるのは、こちらのおかげなんですよ。
消えるほうが主記憶、残るほうが補助記憶と覚えておくと迷いません。
演算装置と制御装置が集まってCPUになります
残る2つ、演算装置と制御装置は、コンピュータの中心にあたる部分です。
演算装置は足し算や比較といった計算を実際に行う場所で、制御装置は、どの装置にいつ動いてもらうかを指示する司令塔にあたります。
この2つがひとつの部品にまとまったものが、みなさんもよく耳にするCPUです。
日本語では中央処理装置といい、コンピュータの頭脳と呼ばれています。
指示を出す係と計算する係が同居していると考えると、役割の違いが整理しやすくなりますよ。
テストでは、CPUに含まれる装置名を2つ答える問題がよく出ます。
- 入力と出力は外との窓口：情報が中へ入るなら入力、外へ出るなら出力と見分けます。
- 記憶は消える側と残る側：主記憶は電源を切ると消え、補助記憶は切っても残ります。
- 演算と制御でCPU：計算する係と指示を出す係が1つの部品にまとまっています。
ポイント2：ハードウェアとソフトウェア
次は、機械の部分と命令の部分に分ける見方です。
五大装置がすべて「もの」の話だったのに対して、コンピュータにはもうひとつ、形のない大事な要素があります。
機械だけでも、命令だけでも、コンピュータは動きません。
この2つの関係が分かると、パソコンの中で起きていることがぐっと見えてきますよ。
ハードウェアとソフトウェアのポイントを紹介します
ハードウェアは目に見える機械の部分です
ハードウェアというのは、コンピュータの目に見える機械の部分をまとめた呼び方です。
さきほど確認した五大装置は、すべてハードウェアにあたります。
基板やCPU、メモリ、記憶用の部品、そして画面やキーボードのように、手でさわれるものはみんなハードウェアです。
実物を分解した写真を見ると、四角い部品が整然と並んでいるのが分かります。
ただし、ハードウェアをどれだけ立派にそろえても、そのままでは何ひとつ動きません。
電源を入れただけの機械は、指示を待っている状態にすぎないからです。
ここに、動かすための命令が必要になります。
ソフトウェアは基本ソフトと応用ソフトに分かれます
その命令の集まりがソフトウェアです。
形はありませんが、ハードウェアに何をするかを伝える、なくてはならない存在です。
ソフトウェアは大きく2種類に分けられます。
ひとつは基本ソフトウェアで、OSとも呼ばれます。
もうひとつは応用ソフトウェアで、みなさんがふだんアプリと呼んでいるものです。
文書を書くソフトや絵をかくソフト、動画を見るソフトは、すべて応用ソフトウェアにあたります。
テストではこの2つの名前と具体例を結びつける問題が出やすいので、身近なアプリをひとつ思いうかべながら覚えるとよいですよ。
OSがなければアプリは動きません
基本ソフトウェアであるOSは、ハードウェアと応用ソフトウェアの橋渡しをしています。
画面に表示する、ファイルを保存する、キーボードの入力を受け取る。
こうした、どのアプリにも共通して必要になる仕事を、まとめて引き受けてくれるのがOSです。
おかげでアプリをつくる人は、機種ごとの細かい違いをいちいち気にせずにすみます。
もしOSがなかったら、同じアプリを機種の数だけ作り直すことになってしまいます。
パソコンやタブレットの電源を入れたときに、最初に動き出すのもこのOSです。
縁の下で全体を支える管理役、と考えると役割がつかみやすいですね。
- ハードは手でさわれる部分：五大装置はすべてハードウェアで、単体では動きません。
- ソフトは命令の集まり：形はありませんが、機械に何をするかを伝えます。
- OSが橋渡しをする：基本ソフトが装置を管理し、応用ソフト（アプリ）が働けるようにします。
ポイント3：情報の流れとテスト前の確認
最後は、情報がどの順番で動くかを追いかける見方です。
装置の名前を別々に覚えるより、1本の流れとしてつないだほうが、記憶にも残りやすくなります。
身のまわりの機械に当てはめて考えられるようになれば、この単元はほぼ完成ですよ。
情報の流れとテスト前の確認のポイントを紹介します
入力から出力までの流れをたどってみましょう
3つ目の見方は、情報の流れです。
まず入力装置が外からの情報を受け取り、その内容が記憶装置にためられます。
次に演算装置が必要な計算をし、制御装置が各装置へ指示を出します。
そして最後に、結果が出力装置から外へ出ていきます。
自動ドアを思いうかべると分かりやすいですよ。
人を感じ取るセンサが入力、開くかどうかを決めるのが演算と制御、実際に扉を動かすモータが出力にあたります。
どんな機械でも、この入力・処理・出力という順番は変わりません。
用語をひとつずつ覚えるより、この順番ごと声に出して確かめるほうが確実に身につきますよ。
周辺機器はインタフェースでつながります
本体につないで使う機器を周辺機器といいます。
プリンタや外づけの記憶装置、スキャナなどが代表です。
これらをつなぐときの決まりごとをインタフェースといい、差しこみ口の形や信号の送り方が、あらかじめ決められています。
USBがその代表で、規格がそろっているおかげで、私たちはメーカーの違いを気にせず安心してつなげるわけです。
逆に規格が合わなければ、どんなに高性能な機器でも使うことはできません。
学校のプリンタが何台ものパソコンから使えるのも、共通の規格があるおかげなんですよ。
つなぎ目にも約束ごとがある、と覚えておいてくださいね。
例題で確認するテスト前のポイント
最後に、テスト前に確認しておきたいところを例題で整理します。
マウスはどの装置かと問われたら答えは入力装置、CPUをつくる2つの装置は演算装置と制御装置、電源を切ると内容が消える記憶装置は主記憶装置です。
どれも装置名を漢字で正しく書けるかどうかが分かれ目になります。
あわせて、身のまわりの機器を五大装置に分類する練習をしておくと安心です。
エアコンや炊飯器の中にもコンピュータが入っていることを思い出しながら、入力・処理・出力に当てはめてみましょう。
用語を書く練習と分類の練習、この2つをやっておけば安心です。
- 五大装置を漢字で書ける：入力・記憶・演算・制御・出力の5つを、役割とセットで言えるか確かめます。
- 主記憶と補助記憶を言い分けられる：電源を切ったときに消えるのはどちらかで判断します。
- 身近な機器を分類できる：センサ・画面・モータなどが5つのどれにあたるか答えられるか試します。
おわりに
コンピュータの仕組みは、3つの見方で整理すると一気に見通しがよくなります。
五大装置で役割を分け、ハードとソフトで機械と命令を分け、最後に情報の流れでつなぐ。
この順番で頭の中を組み立て直すと、バラバラだった用語が一枚の地図になります。
覚えるときは、必ず身のまわりの機械に当てはめてみてください。
教室のエアコンも、家の炊飯器も、中身は同じ仕組みで動いています。
「これは入力かな、出力かな」と考えるくせがつけば、テストの分類問題はもう怖くありませんよ。
ご視聴ありがとうございました。
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