コンピューターの基礎
●ハードウェア
コンピューターのハードウェアには下記5つの装置があります。
入力装置：キーボード、マウス、スキャナなど
出力装置：ディスプレイ、プリンタなど
記憶装置：メモリ、ハードディスクなど
演算装置：四則演算や比較演算を行う装置
制御装置：プログラムに従い他の装置に命令を出す装置
このうち演算装置と制御装置が入った物が「CPU」です。
●CPU
CPUとはコンピューターの頭脳に当たる部分です。
・レジスタ
CPUの機能のうち演算を行うためにデータを一時格納する場所のことです。
通常のデータや命令はCPUの「主記憶装置」に格納されており、演算の際にレジスタへデータを移動します。演算終了後、レジスタから主記憶装置へデータが書き戻されます。
・クロック周波数
CPUの演算処理における一定のリズムの事です。単位はヘルツ（Hz）を用います。
クロック周波数はCPUの性能の基準として使われています。
・マルチコアCPU
1つの基盤の上に複数のCPUを搭載して高速化したCPUの事です。
●記憶装置
記憶装置は「主記憶装置」（メモリ）と「補助記憶装置」（ハードディスク）の2つがあります。
記憶装置の階層構造ですが、まず最小最速のレジスタ、ついでCPUと主記憶装置のスピード差を埋める「キャッシュメモリ」、メモリ、メモリとハードディスクのスピード差を埋める「ディスクキャッシュ」、ハードディスクの順になっています。
ハードディスクは主記憶装置に比べ速度は遅いですが、電源をOFFにしてもデータが消去されないという特徴があります。
キャッシュメモリとは処理高速化の為のメモリで、メインメモリへ到達せずキャッシュメモリの探索のみでデータが見つかる確率を「ヒット率」と言います。
ヒット率がわかるとCPUからデータへの平均アクセス時間が分かります。
平均アクセス時間
＝キャッシュのアクセス時間×ヒット率＋主記憶のアクセス時間×（1-ヒット率）
・主記憶装置（メモリ）
メモリの容量が小さい場合、さらに処理速度の遅いハードディスクからデータをとる必要がある為処理速度が遅くなります。
メモリにはRAMとROMが存在し、RAMはデータの読み書きが自由に出来ますが、電源を消した時にデータ消去されます。
RAMにはさらにSRAMとDRAMがあり、前者はキャッシュメモリとして、後者は主記憶装置として使われます。
ROMは電源を消してもデータは消去されません。
最近では「フラッシュメモリ」というROMがあり、これは書き換え可能かつ電源を消してもデータが残るROMです。USBメモリなどがあります。
・補助記憶装置（ハードディスク）
メモリと違って大量の情報を格納しておく為の領域です。
また補助記憶装置にはハードディスク以外に「光ディスク装置」「仮装記憶装置」があります。
さらに、最近ではフラッシュメモリを用いた補助記憶装置「ソリッドステートドライブ」があり、ハードディスクの代用となるだけではなくディスクを持たない為高速でデータの読み書きが可能です。
●入出力装置（インタフェース）
インタフェースとはパソコンと周辺機器を接続する為の規格です。
インターフェースは主に「シリアル伝送」と「パラレル伝送」に分類されます。
前者は1本の、後者は複数の信号線で接続します。
シリアル：USB、IEEE1394（デジカメ）、IrDA（赤外線）、 Bluetooth
入力装置ですが、例えばスキャナにはコピー機の上部についている「フラッドヘッドスキャナ」や、手動でスキャンする「ハンディスキャナ」があります。
出力装置ですが、例えばプリンタには「レーザープリンタ」と「インクジェットプリンタ」があります。
●ソフトウェア
ソフトウェアは「OS」、「ミドルウェア」、「アプリケーションソフト」があります。
OSはハードウェアを制御し基本機能を提供するソフト、ミドルウェアはOSとアプリの間に位置するソフト、アプリはユーザーが直接利用するソフトウェアです。
OSは入出力インターフェースの管理も行っており、周辺装置とOS間でのやりとりは「デバイスドライバ」という特別なソフトウェアで行われます。
OSはWindowsやMACOS、企業が使うUNIXがありますが、最近では「LINUX」というオープンソースのOSも登場しています。
