00:コンピュータってなんだろう?

◆PROCESSINGで始めるゲーム作りとコンピュータ

village 00:コンピュータってなんだろう?

今日の話題

 

0:コンピュータの今昔

コンピュータ・・・日本語では「電子計算機」などとも言います。いまや私達の生活に不可欠な道具の1つです。

私の子供の頃は、大きな企業や大学、特別な施設以外ではお目にかかる事がなかったコンピュータも、いまでは当たり前のように普及しています。

みなさんはコンピュータと聞いて、何を思い浮かべるでしょうか?。

四角くて、大きな箱のような形で、黄色や黒の電気が明滅する、マジンガーZやバビル2世の漫画に登場しそうなものを想像できた方は、私と同じ昭和なオジサマです(笑)。

エニアック(画像URL:みんなのブグ 様:昔のコンピュータ)

上の写真は、1946年に完成した初期のコンピュータ「ENIAC(エニアック)」です。

真空管を電線で繋いでコンピュータを制御する方式だったようです。操作しているオネーサマたちの服装や髪型が・・・いかにも時代を感じさせますよね?(笑)。

スパコン京
(画像URL:神戸市 様:スーパーコンピュータ)

一方で上の写真は、日本が誇る現代のスーパーコンピュータ京です。スーパーコンピュータとは、超絶高速なコンピュータです。様々な科学技術計算や気象予測、シミュレーション、医薬品の開発などに使われています。

初期のENIACに比べて、ずいぶんと様変わりしてカッコよくなりました。もちろん計算速度も比べ物にならないくらい高速です。

早くなったのはわかるけど、いったいどのくらい高速になったのでしょうか?。

(やや乱暴な計算ですが)ENIACは10桁の10進数の加算を毎秒5000回行うことができたと言われています。一方で京は毎秒1京回の計算を行えます。一十百千万億兆京の京です。・・・なんと、その性能差は2兆倍!!。(参考URL:技術評論社 様)

これが70年あまりの間に、コンピュータが成し遂げた進歩です。ものすごいですよね。

スーパーコンピュータも良いのですが、私達がコンピュータと聞いて思い浮かべるのは、やはりパーソナルコンピュータ(通称:パソコン。PC(ピーシー)とも言う)や、スマートフォン(通称:スマホ)、タブレット端末ではないでしょうか?。

いまでは、パソコンやスマホが無い家庭や会社を探すほうが難しいのではないか、とさえ思えます。

またコンピュータは、パソコンやスマホだけではありません。車、冷蔵庫、電子レンジ、楽器、照明など、身の回りのあらゆるものに組み込まれています。このようなコンピュータを「組み込み用コンピュータ(専門的には、エンベデッドコンピュータ)」と言います。

LaVie(画像URL:完全ガイド 様:パソコン)

 

1:コンピュータの仕組み

それでは、コンピュータはどのような仕組みで作られているのでしょうか?。

コンピュータが(昔の)車や冷蔵庫や洗濯機と大きく異なるのは

  • 機械 と
  • 機械を制御するもの

からできあがっている事だと思います。

コンピュータは、タダの歯車やバネやネジの塊ではなく、その中に機械を制御する仕組みを持っているのです。

専門的には

  • 機械の部分の事をハードウェア
  • 機械を制御する部分の事をソフトウェア

と言います。

例えばパソコンは機械の部分と、OS(オーエス)やAP(エーピー)と呼ばれるソフトウェアの部分から出来上がっています。人間が肉体(ハードウェア)と心や魂(ソフトウェア)から出来上がっているのと似ていますよね。

ソフトとハード(画像URL:sourcefed.com 様、エンジニャー的編集者のブログ 様、公安9課 様)

ちなみに、1941年に作られた世界最初の電子計算機械と呼ばれるアタナソフ&ベリー・コンピュータ (ABC) には、ソフトウェアはありませんでした。

また上記で写真を掲載したENIACも、コンピュータを制御するためには、オネーサマ達が配線を繋ぎ直す必要がありました。つまり、ソフトウェア=おねーちゃん だったのです(笑)。

現代のコンピュータは、(おそらく全てに)何らかのソフトウェアを内蔵しています。このようにソフトウェアを内蔵し、そこから逐次ソフトウェアを読みだして処理を行うコンピュータを、ノイマン型コンピュータと言います。(参考:IT用語辞典 e-Words 様)

ジョン・フォン・ノイマン
(画像URL:Wiki ジョン・フォン・ノイマン記事 様:ノイマン博士)

上の写真のおっちゃんがノイマン博士です。数学、気象学、経済学、物理学などで顕著な功績をあげた天才です。

そのコンピュータの機械は、大雑把にいうと

  • 計算処理を受け持つ演算装置
  • 情報を覚えておく記憶装置
  • 情報を入出力するI/O装置

という3つの部品から構成されています。

 

2:各装置の役割

演算装置とはCPU(シーピーユー:Central Processing Unit)の事です。

intel-Broadwell-K-150x150
(画像URL:公安9課 様:CPU)

CPUはコンピュータの頭脳で、計算処理が得意です。人間のような複雑な判断(計算?)はできませんが、単純な足し算や引き算を猛烈なスピードでこなします。またコンピュータの各部品に命令を出して、コントロールする役目もあります。

Snapdragon(スナップドラゴン)、Tegra(テグラ)、Corei7(コアアイセブン)などという名前を聞いたことがある方も多いのではないでしょうか?。あれはCPUの製品名なのです。

記憶装置は、情報(データ)を覚えておく部品です。

記憶装置には、一時的に情報を覚えておくメモリと呼ばれるものと、長期的に情報を覚えておく外部記憶装置と呼ばれるものがあります。人間は同じ場所(脳みそ)で考え、かつ記憶しています。でも、コンピュータでは役割が分かれているのですね。

メモリは、情報を高速に出し入れする事が可能です。

memory1_2(画像URL:趣味の工房 様:メモリ)

ですが万能というわけでは無く、電気が切れると記録している情報を忘れるという特徴があります。電気を切ると情報を忘れるメモリをRAM(ラム:Random Access Memory)と言います。

電気を切っても情報を忘れない特殊なメモリ(これをROM:Read Only Memoryといいます)もありますが、普通は電気を切ると覚えていた内容を忘れてしまいます。

そこで忘れてほしくない情報は、メモリではなく外部記憶装置と呼ばれる機械に蓄える仕組みとなっています。

外部記憶装置として有名なものには、ハードディスクドライブ装置(HDD)があります。最近は、HDDよりも高速なソリッドステートドライブ(SSD)が使われるようになってきました。SSDは電源を切っても情報を忘れない特殊なメモリ(ROM)から出来上がっています。

SSD
(画像URL:Wiki X25-M記事 様:SSD)

I/O(アイ・オー)装置とは、コンピュータへ情報を入力したり、コンピュータが処理した結果を出力(表示や印刷)する装置の事です。

キーボードやマウス、モニター(画面)、プリンターなどが有名ですね。

HDD_MEMORY_CPU
(画像URL:superuser.com 様、趣味の工房 様、Amazon 様)

それぞれの機械が、お互いの特徴を活かして、連携しながら動作しているのがコンピュータなのです。


Forest今日の言葉

・スーパーコンピュータ

超高速なコンピュータ。特殊な用途に用います。お値段もスーパーです(笑)。紹介した京の場合、構築に1,100億円、運用に年間80億円がかかると言われいます(汗)。

・エンベデッドコンピュータ

組み込み式のコンピュータ。エアコン、車、楽器、冷蔵庫、電子レンジなどなど、様々な物にコッソリと組み込まれているコンピュータ。現代版の「魔法の小人さん」ですね(笑)。

・ハードウェア

機械の事。機械は固い(ハード)のでハードウェアと呼ぶのかも?しれません。コンピュータのメカ部分を指します。CPU、メモリ、HDDなどですね。

・ソフトウェア

機械を制御するプログラムの事です。ファームウェアと呼ばれるハードウェアとソフトウェアの中間的なものもあります。人間でいうなら魂です。

・CPU(シーピーユー:Central Processing Unit)

コンピュータの頭脳です。中央演算処理装置などというイカメしい(古い?)言い方もあります。単純な計算しかできませんが、それを高速にこなします。

・メモリ

コンピュータの中で、一時的に情報を蓄えておく場所です。高速に情報の出し入れが可能です。

・RAM(ラム:Random Access Memory)

電気を切ると、覚えていた内容を忘れる特徴を持つメモリ。コンピュータに搭載される一般的なメモリです。普通メモリと言えば、これを指します。昔は読み書きが自由にできるメモリの事をRAMと呼びましたが、SSDなどの登場でややこしくなりましたね。

・ROM(ロム:Read Only Memory)

電気を切っても、覚えている内容を忘れない特殊なメモリ。SSDやUSBメモリなどに使われています。昔は読み出ししかできない特殊なメモリの事をROMと呼びましたが、最近はSSDやUSBなど書き込みもできるものがあり、ややこしくなりました。

・外部記憶装置

HDDやSSDの事。情報を長い間蓄えておく場所です。メモリに比べると遅いですが、大量に情報を蓄えておくことが可能です。むか~しのコンピュータはテープ装置なんかを使いました。

・I/O(アイ・オー)装置

キーボードやプリンター、ディスプレイの事。コンピュータへ命令を与えたり、コンピュータの計算結果を表示する装置です。外部との通信を行うような機械もI/O装置と呼ばれます。


 今日のまとめ

  • コンピュータは、いろいろな場所で使われている
  • 機械(ハードウェア)と、制御部分(ソフトウェア)から出来ている
  • ハードウェアには、演算装置、記憶装置、I/O装置がある

01:コンピュータの仕組みへ進む
目次へ戻る


本ページで利用している特に参照元記載のないアイコン画像は、下記サイト様より拝借しております。各画像の著作権は、それぞれのサイト様および作者にあります。

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です

CAPTCHA


*

日本語が含まれない投稿は無視されますのでご注意ください。(スパム対策)