コンピュータを知ろう ハードウエア & ソフトウエア

コンピュータは何が出来るの?
  コンピュータは気象シミュレーションやAI技術により自動運転から文章作成・表計算・図形作成・インターネット・動画・画像・音楽の編集などで様々な分野で使われています。このコンピュータはどのような構成になっているのでしょうか。大きく分けるとハードウエアとソフトウェアの二つに分類できます
ハードウエアとは何ですか?

ハードウエアとは、コンピュータその物を指しコンピュータ本体、キーボード、マウスなどの機械の事を言います。コンピュータはどのように動いているのか見てみましょう。では仕組みについて説明します。

 コンピュータの構成は

   〇 プログラムの流れの制御
   〇 CPU内部での演算
   〇 データの入出力
   〇 I/Oとの入出力 ※入出力(Input/Output)
 
 
になります。もう少しわかりやすく図示すると次のようになります。
 
 
制御装置 コンピュータを構成する装置を制御する装置
演算装置 足し算や引き算などの計算(演算)をする装置
記録装置 プログラムやデータを記憶する装置
入力装置 コンピュータで処理するプログラムやデータを入力する装置
出力装置 コンピュータで処理した結果を出力する装置

 

上の図に補助記憶装置(HDD)をつけると一般的に使われているコンピュータはこの形になります。

 

演算装置( Arithmetic Logic Unit)
   演算装置は算術論理演算器とも言われ、ALUはデータに対して加算器や論理演算器などの演算回路を持ち、整数の加減算、論理否定(NOT)、論理和(OR)、論理積(AND)、排他的論理和(XOR)などの基本的な演算を行うことができます。

例えば、5+8を計算させると

① レジスタAに 5 を入れる。
② レジスタBに 8 を入れる。
③ レジスタAのデータを演算装置に送る
④ レジスタBのデータを演算装置に送る
⑤ 演算装置で計算をする
⑥ 計算結果をレジスタAに送る。

  これだけのステップが無いと計算は出来ません。実際は5と8は10進数ですから2進数に変換してから、計算を実行します。

 ALUは加算器と言いますが、足し算しかできません。プログラム次第で難しい計算もできますが、足し算ができれば全て計算出来ます。引き算や負の数は補数に変数してから足し算します。掛け算や割り算は2進数で考えるので計算は簡単になります。もう少し詳しく話はそのうちに行います。

ハードウエアのまとめ

 

ソフトウエアは何が出来るの?

コンピュータの基本構成は

キーボード、パソコン本体、モニタになります。

セパレート型 一体型
デスクトップパソコン ノートパソコン

これはプログラムで動いています。
このプログラムは一般的には、大きく分けると2種類に分けられます。

基本ソフトウェア(オペレーティングシステム)

応用ソフトウェア(アプリケーションソフトウェア)

になります。

 

しかし

もっと底辺で支えてくれているプログラムがあります。
それが、BIOSBasic Input Output System)です。
BIOSはハードウェアを制御するプログラムです。
   これが無いとキーボードはスイッチの塊、モニターは何も表示してくれません。OSもインストール出来ません。OSの入っていないコンピュータつまり、自分好みにカスタマイズされたコンピュータは動かない事になります。このBIOSのおかげで、OSの入れ替えも可能になります。

では、BIOSがする仕事は、
   ・日時設定やメモリ情報など基本情報の表示や設定の初期化
   ・システムの詳細設定や接続に関するものの設定
   ・起動ドライブの設定

まず、コンピュータのスイッチを押すと BIOS が起動し、その次に OS が起動しこれでパソコンが使えるようになります。

起動ドライブの設定をいじくると、本来ならCドライブのHDDが起動するものが、USBメモリを差しぱなしで電源を入れると起動ドライブをUSBメモリとして認識して正常にコンピュータが立ち上がらない事があります。

 

基本ソフトウェア  と アプリケーションソフトウェア

 

基本ソフトウェアには、Windows、Android、Linux、iOS、UNIXなどがあります。

この通称 OS は何をしてるかと言うと、入出力の制御、ハードウェア、プロセスの管理を行っています。つまり、コンピュータの基本的な管理・制御を行っています。

BIOSではまかなえないプリンタなどのハードウェアやデバイスドライバ(ドライバ)の管理や、USB機器を自動認識したり、GUIが使えたり、マルチタスク機能などの管理・制動が出来るようになります。

例えば、

・ ワープロや表計算やペイントで印刷する時、OS側でプリンタを制御し印刷します。
・ 多機能のキーボードがあったとしてBIOSで立ち上げた時は必要なキーしか使えないですが、OSから立ち上がりこの多機能のキーボード用デバイスドライバを入れると多機能の部分も使えるようになります。

応用ソフトウェアには、ご存知の通りワープロ、表計算、ペイント、ゲームなどがあります。

このソフト(アプリ)は

・OS上で動くタイプ(OSに依存型)
最近では、携帯のアプリで iphone と arduino が自分の携帯に合わせてダウンロードして使えるようになります。これがOSに依存型でこのOSしか動きませんよというタイプがこれになります。
Windows 専用アプリ、macOS 専用アプリ など

・ブラウザ上で動くタイプ
WebアプリケーションはOSに関係なくブラウザ上で使えるアプリがこれになります。

があります。

 

まとめ
2000年問題て知っていますか。

2000年になるとコンピュータが誤動作を犯すと言うは話

この話、2つの要因があります。

① うる年の話
西暦を4で割り切れたらうる年、100で割り切れたらうる年ではなく、400で割り切れたらうる年になるこのことをプログラマが忘れていて、2000年はうる年ではないと判断したみたいです。

② BIOSの年の表示方法の件
これは西暦の下2桁しか変わらないという話し、1999年の次は1900年になってしまうという話

でも、対策のお陰で何事もありませんでした。

 

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