スマホやパソコンなどのコンピューターについてよく分からないまま使っていませんか?現代社会で必須なコンピュータの基礎知識を学びましょう。

テクノロジー

当たり前に使っているスマホやパソコンについて、皆さんはどのくらい知っているでしょうか?
色々なアプリ、TwitterやInstagramなどのSNS、日常的な検索などなど、スマホやパソコンでできることについては、イマドキの多くの人が熟知していると思います。
ですが、そのスマホやパソコンなどのコンピューターは何でできているのか、どうやって動いているのか、よく分からず使っているのではないでしょうか?
誰しも一度はコンピューターがフリーズしたり、壊れたかな?と思うような場面があったと思います。
そんな時にどこが悪いのか、どうやって直せば良いのか、何が起こったのかすら分からないですよね。
そこで、コンピューターの中身や原理を知っておくと、何か問題が発生したときに原因が見えてくるようになります。
生きる上で必須とも言えるコンピューターについて、まずは基本的な知識を学んでみましょう。
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スマホ・パソコンを見ると分かるようにコンピューターは、ハードウェア(ディスプレイやキーボードなどのパソコン本体である機械部分)と、ソフトウェア(LINEやワードといったアプリ、OSなど中身の部分)でできています。


ハードウェアとソフトウェアに分けて、仕組みを知っていきましょう。

ハードウェアについて

コンピュータ-のハードウェアはたくさんの細かい機械が集まってできていますが、大きく分けて3つの装置に分類できます。
I/O装置(入力(Input)/出力(Output)装置)、記憶装置CPU(中央処理装置(制御・演算装置))です。

I/O装置とは

I/O装置の中でも、入力(Input)装置は、コンピューターを操作するため、コンピューターへ何かデータを入れるための装置のことです。
例えば、キーボードはタイピングした文字のデータをコンピューターへ入力しています。スマホのディスプレイであるタッチパネルはタッチした場所を入力しています。他にも、買い物に行ったときのレジだと、バーコードリーダーは商品のデータを、クレジットカードの読み取り機はカードのデータをコンピューターへ送信しています。このような機械が入力装置に当てはまります。

I/O装置の中でも出力(Output)装置は、データをコンピューターの外部に出力するための装置のことです。
例えば、スマホやパソコンのディスプレイは文字や映像で出力しています。スピーカーは音楽データを音として出力しています。プリンターや信号機のLEDなども出力装置に当たります。

記憶装置とは

記憶装置はデータを保存する装置です。
皆さんも動画や音楽のデータをパソコンに保存したり、外部のハードディスクやUSBメモリに保存したりすると思います。その保存するための装置のことです。
記憶装置には、主記憶装置補助記憶装置という種類に分けることができます。

主記憶装置

主記憶装置は、皆さんが良く聞くメモリというやつです。データやプログラムを一時的に記憶します。これは電源が入っている間しか保存できません。パソコンの電源を落としたときに消えてしまうデータがありますよね。そのデータはここに保存していたものです。

補助記憶装置

補助記憶装置は、皆さんがデータを保存するハードディスクやUSBメモリなどが当てはまります。パソコンに保存するときによく見るCドライブなどもそうですね。
ここはデータやプログラムを長期間記憶します。電源を落としてもデータは消えません

CPUとは

CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)はコンピューターの各装置を動かす頭脳のようなものです。
ここでプログラムを処理して、I/O装置や記憶装置に命令し、コンピューターを動かします。
また、画面上に何か表示する処理(描画)は、GPU(Graphics Processing Unit)という画面描画に特化したCPUに似たようなものが処理します。

コンピューターのハードウェアとしては、このような装置で構成されています。
大きく3つ分けれると思うと、意外と単純な仕組みではないでしょうか?
複雑に思えるコンピューターも、少しハードルが下がったように感じると思います。
皆さんが今持っているパソコンやスマホへの見方が少し変わったのではないでしょうか。
特にCPUメモリについてもっと詳しく覚えると、どのパソコンやスマホが”良い”ものなのか、どうしてパソコンの処理が重いのか、が見えてくるようになります。家電店でコンピューター機器を見ると、これは・・・と思えるようになり面白いかもしれません。
コンピューターの体と言えるハードウェアについて学びましたが、次はコンピューターの脳であるソフトウェアについて学びましょう。

ソフトウェアについて

ソフトウェアはハードウェアをどのように動かすかどういう表現をさせるかなどを決める人間の脳のようなものです。物理的な装置であるハードウェアと違って、プログラムやデータの塊です。
例えば、一つのパソコンでも、ituneなどのソフトウェアを使うと音楽を聞くことができ、ペイントなどのお絵描きソフトウェアを使うと画面に絵を描けます。このように同じハードウェア(パソコン)であってもソフトウェアによってできることが変わってきます

このようにコンピューターを動かすことができるソフトウェアですが、1つのソフトウェアだけでコンピューターを制御しているわけではありません。複数のソフトウェアが協力することでコンピューターを動かしています。ソフトウェアは大きく4つの種類に分けることができます。
ファームウェアOS(Operating System)、ミドルウェアアプリケーションです。

ファームウェアとは

パソコンや家電製品、スマホなど、コンピューター本体に最初から内蔵されていて、内蔵したハードウェアを制御するためのソフトウェアになります。ファームウェアをインストールした記憶装置をハードウェアに内蔵する形になります。
つまり、ソフトウェアを入れたハードウェアを部品としてハードウェアに組み込んでいるということですね。
ですので、ソフトウェアとハードウェアの中間みたいなものですね。
このような組み込みの形なので、他のソフトウェアのように、簡単にインストールしたりアンインストールしたり出来るものではありません。

ファームウェアの一つで良く聞くのがBIOS(Basic Input/Output System)です。
パソコンに内蔵されていて、電源をいれ入れると起動します。キーボードやディスプレイなどの入出力装置や記憶装置などを制御します。だから、OSが立ち上がっていなくてもディスプレイに表示を行ったり、キーボード操作ができるのです。

OSとは

OS(Operating System)はコンピューター全体を制御する基本的なソフトウェアです。パソコン以外にも家電や作業機械など、コンピューターには大体インストールされています。
例えば、キーボードのこのボタンを押すと何をする、ファイルをコピーする、パソコンを一定時間使用していないとスリープモードにするなど、コンピューターの基本的な動作はOSが制御しています。
OSの種類でよく聞くのはWindowsやMac OS、android、iOSですね。

ファームウェアとOSは似ていますが、大きな違いとしては、ファームウェアは物理的な部品としてハードウェアに組み込まれますが、OSは組み込まれておらず、後からソフトウェアとしてコンピューターにインストールします。また、コンピューター全体を制御するのはOSですが、ハードウェアを直接制御するのはファームウェアです。例えば、OSが”ディプレイを点灯せよ”と制御命令を出して、実際にはファームウェアがディスプレイを点灯させます。なので、私たちユーザーから見るとOSが全部管理しているように見え、普段からファームウェアを意識することはありません。

ミドルウェアとは

OSとアプリケーションの間で処理を行うソフトウェアです。アプリケーションのようにコンピューターで何かをできるようにするのではなく、アプリケーションで汎用的に使われるような機能をミドルウェアで提供します。

例えば、出席簿アプリがあったとして、いつ出席したかを記録するための「データベース」がアプリの中にあるとします。
また、名前管理アプリがあったとして、個々の名前を記録するための「データベース」がアプリの中にあるとします。
それぞれのアプリでデータベースを作っているのですが、効率が悪いですし、データベースを変更するときは、それぞれのアプリのデータベースを修正することになります。

そこで、データベースのミドルウェアがあると、アプリごとにデータベースを作る必要が無くなります。
一つのデータベースのミドルウェアに、それぞれのアプリへデータベース機能を提供してもらえば良いです。またデータベースのミドルウェアを修正すれば、当然、それぞれのアプリが利用しているデータベースに修正が加わります。効率的ですね。
このように、OSの提供する機能には無いけれども、アプリケーションで共通的に使うような機能を用意しているのがミドルウェアと考えて良いです。

アプリケーションとは

皆さんがイメージするソフトウェアのことです。パソコンで使うエクセルやワード、スマホで使うLINEやソシャゲなどなど。インストールすることで、コンピューターに様々な機能を提供してくれるソフトウェア全般のことです。アプリ(アプリケーション)はWindowsでしか使えなかったり、iOSとAndroidのスマホでは使えるなど、OSによって対応が変わる場合があります。OSに依存しない、端末にインストールするような物ではなく、ブラウザで動くようなWEBアプリケーションもあります。

コンピューターのソフトウェアとしては、このような種類があります。
私たちが目にするのはアプリケーションが殆どで、ソフトウェアと言えばアプリケーションと思いがちです。
しかし、実際にはアプリケーションが動くためにはミドルウェアやOSが必要で、OSからハードウェアを動かすにはファームウェアが制御するなど、普段意識しないソフトウェアがたくさん動いています。
そう考えると、普段動いているあのアプリは・・・と思えるようになり、アプリ一つとってみても動きが違って面白いかもしれません。

ハードウェアとソフトウェアのことを知って、コンピューターについて少し理解ができましたか?
このような動きを意識すると、持っているパソコンやスマホ、家電製品やゲーム機が今までと別物に見えてくるのではないでしょうか。
これで自分が使うコンピューターについての基本が分かったと思います。
これを機会に、興味が出たところをもっと詳しく知ってみて、コンピューターについて何が分からないのかが分かる・詳しい人に問題を相談できる・自分で問題を解決できる、とステップしていきましょう。

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