読めばわかる　コンピュータ5大装置

誰もが使っているコンピュータ。
その仕組みは長年ほとんど変わっていません。

その根幹を司るのが5大装置です。（または5大機能）

演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置、出力装置です。

この記事では、各装置の概要を解説します。

では、いってみましょう！

CPU

まずは、コンピュータの頭脳ともいうべきCPUから。

CPUはCentral Processing Unitの略です。

日本語なら中央処理装置ですね。

実は5大装置と言っておきながら、このCPUに演算装置と制御装置の2つが内包されています。

演算装置　＋　制御装置　＝　CPU（中央処理装置）

演算装置は、その名の通り計算を行う部分です。

制御装置は、CPUとつながる各種機器を制御する装置です。
といっても、CPUと直接会話できるのは後述する主記憶装置だけです。

このCPU様はとんでもない超高速で動作しています。
ただしテキトーにやっているのではありません。
手拍子に合わせて実行しています。

この手拍子をクロックといいます。
クロック周波数という値で1秒間に何回手拍子をするかを表します。
単位はHz（ヘルツ）で、Hzの前に通常はG（ギガ）が付いています。
Gは10億のことです。

例えばクロック周波数が2GHzだと、2×10億ですから、1秒間に20億回手拍子するという意味です。

CPUは手拍子に合わせて、1つずつ処理を実行していきます。

中身の話を始めると難しすぎるので、この程度にしておきましょう。

記憶装置

記憶装置は大きく主記憶装置と外部記憶装置に分類できます。

まずは主記憶装置（メインメモリ、以下メモリ）です。

CPUと直接対話できるのは基本的にはメモリだけです。
ですから、プログラムを動かすときには、必ずプログラムがメモリ読み込まれます。

例えばExcelを起動すると、少し待たされますよね。
あの待ちの間にメモリにExcelのプログラムを読み込んでいるんです。

実は、CPUとメモリを比べると、その速度差は莫大です。

CPUがメモリからデータを読み出そうとしたり、メモリに計算結果を書こうとすると、必ずメモリから「ちょっと待ってね」と言われてしまいます。

ですから、CPUは内部での手拍子とメモリとの会話時の手拍子に回数差を設けています。

メモリと会話する時は、タンタンタンタン。
CPU内部はタタタタタタタタ……と、北斗百裂拳みたいな感じで、俺だけモードで内部処理をやっている場合は、高速で動きます。

ちなみに、内部クロックと外部クロックといいます。

そんなのんびり屋のメモリでも、実はCPUの次に高速なのです。

メモリの弱点は、電気が切れたらおしまいといういうことです。
通電しなくなると、それまで覚えていたことをすべて忘れます。
だから編集中のデータは時々セーブしないといけないんですよね。
セーブすると外部記憶装置に途中経過を書き込みますので、一安心。

では、もう一つの方。外部記憶装置のお話。

メモリと違って電気が切れても内容を忘れません。

じゃあ、メモリの代わりに使えないの？
という疑問があるかもしれません。

実は、忘れないという長所の反面、速度が遅いという弱点があります。
メモリと比べると、これまた莫大な速度差があります。
ですから、超高速のCPU様から見れば、遅すぎて話にならないのです。

CPU様から見れば、た～～～～～～～～～ん、た～～～～～～～～～ん。
てな具合です。

どんなに高速なCPUを使っていても、相手が外部記憶装置ならば、そのほとんどが待ち時間に消費してしまうことがお分かりかと思います。
だから、間にメモリが入って、仲たがいしないようにしているわけです。

外部記憶装置は、一昔前はハードディスク（以下HDD）が主流でした。
今でもデスクトップマシンやサーバーにはHDDを使うものがあります。

HDDは内部では円盤が常時高速で回っています。
その円盤に磁気ヘッドを当て、磁気で0か1を記録する仕組みです。
HDDは重く、衝撃に弱いという弱点があります。

ですから、持ち運び前提のノートPCでは採用されなくなってきました。
昔は3kgのノートとかありましたけどねぇ。

最近のノートパソコンのほとんどはHDDの代わりにSSDという装置を使っています。めでたいことに、1kg程度の軽さになりましたよね。

SSDはメモリと同じような構造なので、HDDに比べて高速かつ軽いというメリットがあります。ただしHDDほどの大容量ではないことと、高価なことが弱点です。

だから、デスクトップマシンやサーバーは未だにHDDが多いです。

他の外部記憶装置には、Blu-rayディスク、USBメモリ、SDカードなどがあります。どれも、容量、速度、価格など、どこかに弱点があります。

一長一短ですね。

入力装置

パソコンならキーボードやマウスが該当します。
スキャナも入力装置の一種です。

コンピュータの外部から情報を入力するための装置全般を指しています。

スマホなら画面にキーボードが出ますし、マウスの代わりに画面を指でタップしたりなぞったりします。

ですからスマホの場合は入力装置は画面ということです。

出力装置

コンピューターが処理した結果を出力する装置です。

一般的なものはディスプレイですね。
スマホの場合は画面です。

ほかの代表的なものはプリンタです。

最近プリンタって使わなくなりましたね。

スピーカーもコンピュータから音を出していれば出力装置です。

おまけ　GPU

以上がコンピュータの5大装置なんですが……

この他にもGPUという装置があります。
Graphics Processing Unitの略です。
CPUよりも高価で高性能なんです。

昨今のソフトウェアはグラフィックスを多用しています。
CPUだけで処理するのは限界があるんですよ。

そこでグラフィックスに関する処理だけを行う専門家を作ったわけです。
それがGPUです。

CPUはコンピュータ上のあらゆる処理を汎用的に実行し、GPUはグラフィックス関連の処理だけを集中実行するという住み分けをしているわけですね。

以上、いかがでした？

形態こそ変遷していますが、5大装置という位置づけは、長らく変わっていません。

今後どのような変化が起きるのでしょうかね。