「【IT基礎講座】コンピューターの仕組み」について書いていきたいと思います。
・ITのこと勉強したいけど、幅広くて何から勉強すれば良いの？
ということをもう少し詳しく知りたい人は必見です！
最近、DXって言葉を最近よく耳にすると思います。
Digital Transformationの略です。
ITを中心としたデジタル技術を活用して、新しいビジネスモデルや業務の徹底した自動化などを行うことを指して呼んでいます。
DXを活用して事業戦略や業務改革の構想を策定するのも、経営コンサルタントの重要な仕事の一つです。
そのため、経営コンサルタントになるためにITの知識やスキル、資格は必要ありませんが、経営コンサルティングの実務上では避けて通ることができないのがITです。
そこで今回は「【IT基礎講座】コンピューターの仕組み」というテーマについて書きたいと思います。
コンテンツ
1.コンピューターって何からできているの？
金融機関などで使っている大型のメインフレームコンピューターも皆さんが仕事で使うパソコンも日常で使っているスマホも基本的な仕組みは同じです。
２１世紀になり、見た目や大きさ、操作方法は大きく変わりましたが、基本的な仕組みや構成要素は大きく変わっていないのです。
まず、一番大きな分類がハードウェアとソフトウェアです。
それぞれについて説明します。
ハードウェア
最近はメインフレームコンピューターも随分小さくなりましたが、それでもそれなりの大きさがあります。
パソコンでもスマホでもケース等に入っていますがハードウェアとしての「モノ」があるのは共通です。
一言でハードウェアと言っても、パソコンやスマホを分解したことある人は少ないですよね。
コンピューターのハードウェアは通常５つの要素で構成されています。
- 演算装置
- 制御装置
- 記憶装置
- 入力装置
- 出力装置
の５つです。
後ほどもう少し詳しく紹介します。
ソフトウェア
ソフトウェアは大きく分けて２種類あります。
一つ目は、コンピューターのハードウェアを動かし、制御・管理するためのソフトウェアです。
OS、オペレーティングシステムです。
WindowsやiOS、AndroidなどがOSです。
もう一つがアプリケーションです。
銀行等のインターネットバンキングなどのシステムも皆さんが操作しいる部分はアプリケーションですし、スマホのアプリも同じアプリケーションです。
アプリケーションは直接コンピューターのハードウェアを操作することはありません。
必ず、OSの機能を介してハードウェアの操作をしています。
コンピューターを構成する要素は以上の７つだけです。
2.コンピューターの５台装置とは？
先ほど、ハードウェアの中で紹介した５つの要素についてご紹介します。
厳密には、様々な方式や技術がありますが、ここでは一般的に使われる用語を中心にご紹介します。
演算装置
コンピューターの頭脳といえる部分です。
よくCPU（Central Processing Unit）って聞かれるかもしれませんが、CPUはこの演算装置と制御装置から構成されたものの総称です。
演算装置では、通常は「0」と「1」のビットという単位で、論理演算と加減算を行っています。
どんなに複雑な処理でも一般的なコンピューターはこのようなシンプルものの組み合わせで実行されています。
制御装置
制御装置は、CPUのもう一つの構成要素です。
演算装置の制御や記憶装置の読み書き、入出力装置などのハードウェアを制御する装置を指しています。
記憶装置
記憶装置には目的などからヒエラルキーがあり、その主なものを紹介します。
以下のレジスター、キャッシュメモリー、メインメモリーを総称して、一次記憶装置と言います。
- レジスター：CPUの中にあり、演算装置と制御装置が使うもので、普段アプリケーションや人が意識することは全くありません。
- メインメモリー：CPUが直接アクセスして、使用するメモリー領域です。主記憶装置なんて言ったりもします。実行するプログラムやデータが一時的に格納されるメモリーです。
- キャッシュメモリー：超高速のレジスターとそこそこ速いメインメモリーの間に立って、処理速度を高めるための役割を担っています。
その他が二次記憶装置です。
主にコンピューターやスマホの中に搭載されているHDD（Hard Disk Drive）やSSD（Solid State Disk）があります。
磁気ディスク装置が動作するHDDより高速で耐衝撃性が高いSSDの方が最近の機種ではメジャーですね。
また、主としてコンピューターの外部に接続するUSBメモリーやCD/DVD等のポータブルメディアがあります。
HDDやSSDも外付けのハードウェアはあります。
入力装置
入力装置も色々なものがありますが、キーボードやマウス、スキャナーなどが入力装置の代表です。
スマホだとモニターが入力装置の役割も果たしています。
出力装置
言うまでもなくデイスプレイやプリンターなど処理した結果を表示、印字するものです。
３.ビットとバイトの話
これまで紹介したハードウェアやソフトウェアの性能や容量などを理解する上で必要になるのが、ビットやバイトなどといった言葉です。
これは、コンピューターの動作原理にも関係する言葉なので正しく理解しましょう。
一般的なコンピューターは、全ての処理や記憶を「0」と「1」のみで処理をしています。
電気的に「0」と「1」を表しています。
これをビット（bit）と言います。
ビットが8個集まったものをバイト（Byte）と呼びます。
「0」 と「1」の組み合わせのため、1バイトだと256通りの文字を表現することができます。
このように2進数がコンピューターの基本のため、コンピューターの容量の単位は通常の単位（国際単位系、SI単位）の表現とは異なります。
通常は、以下のようにあらわしますが、
- 1,000 → k（キロ）
- 1,000,000 → M（メガ）
- 1,000,000,000 → G（ギガ）
コンピューターでは、
- 1,024バイト → 1Kバイト
- 1.024Kバイト → 1Mバイト
- 1,024Mバイト → 1Gバイト
と表します。
常に2進数での表記が基本となります。
時々、カタログに書いてある数字より実際の容量が違うという人がいますが、実際のコンピューター上の表記は二進数ベースなので違いが出てしまうのです。
4.まとめ
普段何気なく使っている言葉が多いのですが、仕組みや機能等を案外正しく理解しないで使っている人も多く見受けられます。
一つ一つの動作の原理や仕組みをきちんと理解していくと、ITでできることやできないことの整理や、ITで実現するにはこういうところを気を付けなければならないということが段々と分かってきます。
日常でも、スマホを購入するばあいにはあまり必要ないかも知れませんが、パソコンを買ったりする時には役に立つと思います。
もう少し詳しく知りたいなと思った方には以下の本がお勧めです。
コンピュータはなぜ動くのか～知っておきたいハードウエア＆ソフトウエアの基礎知識～
