コンピュータの5大装置とは。記憶、演算、制御装置の詳細など

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自分用メモ

5大装置の中では「記憶」「演算」「制御」が重要

このうち1つ目の記憶装置には、メモリとHDDが含まれる

演算装置と制御装置は、CPUとの関係を抑える。

コンピュータの5大装置とは?


①記憶装置:DRAMやSRAM、マザーボードに載っている
②演算装置:CPUの一部、マザーボードに載っている
③制御装置:CPUの一部、マザーボードに載っている

④入力装置:マイス、キーボード、マイク
⑤出力装置:ディスプレイ、スピーカー、プリンター


この中では上3つが重要。

記憶」「演算」「制御」の3つは、
そろばん、電卓、コンピュータの違いを
把握する上でも役立つ分類である。

※参考:そろばん、電卓、コンピュータの違い。ハードウェアとソフトウェアも解説

記憶装置の概要。2つに分類すると?


記憶装置は、プログラムやデータの保存領域を提供する
コンピュータは電卓と異なり、プログラムやデータを
そのまま保存することになるので、広大な記憶装置が必要になる

記憶装置の役割を担うハードウェアには、
メモリ、ハードディスク、CD,DVD、Blu-rayなどがある

記憶装置には「主記憶装置」と「補助記憶装置」の2つがある。

主記憶装置とメモリ


・データの読み書き速度:高速
・データ保存容量:小さい
・データ保存期間:電源を切るまで保持
・CPUとの関係:CPUに直接データを読み書きされる


主記憶装置はメモリだけ→HDDは主記憶装置ではない
入力装置や出力装置や演算装置の一時的なデータを管理する

メモリは1バイト単位で番地が振られていて、
必要な分だけ番地を確保できる

メモリが多いと一時的に記憶できるデータは増える
2GBより8GBの方が多く記憶できる

メモリは一時的なデータの置き場
電源を落とすとデータは消える(=建築現場の資材置き場)

補助記憶装置とハードディスクドライブ


・データの読み書き速度:低速
・データ保存容量:大きい
・データ保存期間:永続保存
・CPUとの関係:メモリに一旦データを移動してから読み書きされる

※ハードディスクドライブ(HDD)以外にも、
 CD,DVD、Blu-ray等が補助記憶装置として挙げられる


補助記憶装置は、CPUが直接操作できない記憶装置を指す
主記憶装置とは異なり電源が落ちてもデータは消えない
データを永続的に保管する役割がある

PCのシャットダウン前にメモリにある必要なデータは
全てHDDに保存されるようになっている
→建築現場から離れたところにある巨大な資材倉庫のようなもの

最近ではSSD(Solid State Drive)が注目されてる、
メモリチップにデータを書き込む、早いのが特徴
→HDDは内部にあるディスクへデータを書き込む

CPUから見た演算装置と制御装置


CPUは演算装置と制御装置の2つで構成される
※どちらの装置もCPUに入っているのは、演算と制御には密接な関係があるため


①演算装置
演算(計算)をする装置のこと、電卓にも演算装置はある
CPUは演算装置の役割を担っている
制御装置から受け取った演算を終えると、
演算結果はメモリへ移され保持される

②制御装置
記憶装置からプログラムの次の手順を取り出して解読し、
それぞれの装置に指示を与える事ができる

CPUの詳細解説

制御装置の役割を担うハードウェアはCPU
CPUの中の「制御装置の有無」が、
コンピュータと電卓の違いとして挙げられる

CPUはハードウェアの中で最も複雑で、複数のパーツで成り立っており、
それらのパーツが演算装置や制御装置の役割をそれぞれ担っている

「制御」とは、ゴールに向けて次に実行する手を定める、
計算の完了に向けて次の手を決めること

コンピュータが手順書(プログラム)を忠実に実行できるのは、
制御装置(CPU)のおかげ

CPUの処理速度やスペックについて


CPUの処理速度は「クロック周波数」によって決まる
CPUが1秒間に何回命令を実行出来るかが決まる

周波数の単位にはHz(ヘルツ)が使用される
(Hz:1秒間に何回実行出来るか→100Hz:1秒間に100回実行可能)

最近のCPUは3GHz(1秒間に30億回の命令が実行→1GHz:10億)
最近のCPUは、複数個のCPUが1つにパッケージ化されている、
パッケージの中のCPUの数を「コア数」と呼ぶ
インテルのCorei7は、4~10個のコア数が搭載されている

複数のCPUがあると、同時並行で実行出来る
プログラムの数が増え、性能が上がる

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