ITパスポート～ハードウェアの章

2022.07.24

kobasaです(´ω｀*)
ITパスポートの資格勉強の続きです。
最近は大雨が降ったり、メチャ暑かったりしんどいですね(´･ω･`)

ハードウェアについて(テクノロジ系)

コンピュータの部品や周辺機器には役割があり、5つの役割に分類される。

役割説明
演算データを計算すること。CPU(中央処理装置)と呼ばれる機器が役割を担う。
制御他の役割を担う装置をコントロール(制御)すること。CPUが役割を担う。
記憶データを覚えておくこと。主記憶装置、ハードディスク、SSDなどが役割を担う。
入力データを取り入れること。キーボード、マウスなどが役割を担う。
出力データを表示すること。ディスプレイ、プリンタなどが役割を担う。

演算と制御

CPU(Central Processing Unit)：中央処理装置
コンピュータの役割である演算と制御を担っている。プロセッサと呼ばれることもある。
クロック周波数、コア、レジスタのデータサイズの指標で性能が表される。

  • クロック周波数：
    CPUが動く速さを表す指標。単位はHz(ヘルツ)。CPUの処理にかかる手間はクロックで表される。
    1秒間で4クロックの処理を実行できる場合、クロック周波数は4Hzとなり、
    1.6GHzのクロック周波数を持つCPUは2クロックの処理を1秒間で8億回実行できる。
  • コア：
    CPU内にある演算処理を行う装置。1つのCPU内に複数のコアが搭載されているCPUのことを「マルチコアプロセッサ」という。具体的に2つのコアを持つ「デュアルコアプロセッサ」、4つのコアを持つ「クアッドコアプロセッサ」と呼ぶ。
    マルチコアプロセッサではそれぞれのコアが別々の処理を実行できるため、多くのコアが搭載されているCPUの方が性能が高い。
  • レジスタ：
    CPU内にあるデータを一時的に記憶する装置。コンピュータは主に主記憶にデータを保存するが、CPUの内部にもデータを保存する場所が用意されている。
    データサイズは主に32ビットと64ビットの2種類があり、64ビットCPUの方が一度に読み込むことができるデータが大きいので、より高速に処理できる。

記憶

記憶装置は3つに分類される。

  • 主記憶装置：
    CPUが直接読み書きをする記憶装置。メインメモリとも呼ばれる。役割は、実行すべき命令を一時的に保存すること。CPUは主記憶装置に保存された命令を1つずつ取り出して処理を行う。
    主記憶装置には、データを高速に出し入れできる、保存されたデータはコンピュータの電源を切ると消滅するという特徴がある。
  • 補助記憶装置：
    主記憶装置を補助するための記憶装置。データを長期的に保存することが役割。補助記憶装置に保存されたデータはコンピュータの電源を切っても消滅しない。
    ハードディスクやSSDが補助記憶装置にあたる。SSDはハードディスクに比べて、振動や衝撃に強く、消費電力が少ないという特徴がある。
  • キャッシュメモリ：
    CPUの内部に搭載されている超高速の記憶装置。CPUはキャッシュメモリを使用して処理の待ち時間を短縮する。主記憶装置の処理の速さは超高速に処理を実行するCPUにとっては不十分なため、処理速度の差を埋めるためにキャッシュメモリが使用される。頻繁に使用するデータをキャッシュメモリに保存することでコンピュータ全体の処理速度が向上する。

メモリの種類

メモリとは半導体に電気を通すことで、データを保存する装置のこと。メモリには種類があり、電源が切れるとデータが消滅してしまう「RAM」と電源を切ってもデータが保持される「ROM」に大別される。

RAM(Random Access Memory)：揮発性メモリ
電源がきれるとデータが消滅してしまうメモリのこと。DRAMとSRAMの2種類がある。

  • DRAM(Dynamic RAM)：
    絶えずリフレッシュを繰り返し続けているRAMのこと。リフレッシュとはデータが消えないように1秒間に何度も繰り返し電荷を加えること。主に主記憶装置(メインメモリ)で使われているメモリ。
  • SRAM(Static RAM)：
    リフレッシュする必要がないRAMのこと。リフレッシュが不要なため非常に高速に動作する。主にキャッシュメモリとして使われている。

ROM(Read Only Memory)：不揮発性メモリ
電源を切ってもデータが保持されるメモリのこと。SSDやUSBメモリが分類される。

入力と出力

入力装置：
コンピュータにデータを入力するための装置。キーボード・マウス・タッチパネル・ペンタブレット・スキャナなどがある。

出力装置：
コンピュータの処理結果を表示するための装置。ディスプレイ・プリンタが該当する。

dpi(ドット・パー・インチ)：
1インチあたりのドットの数を表す単位のこと。プリンタやスキャナの性能を表す際に使用される。
数値が大きいほどより綺麗な文字や写真を出力・入力できる。dpiによって表される単位を解像度という。
ディスプレイの画素数のことを解像度ともいうが別のもので、縦方向と横方向の画素数を掛け算したような形式で表記される。(例)1920×1080：FHD

ppm(ページ・パー・ミニッツ)：
プリンタが1分間に印刷できるページ数を表す単位のこと。値が大きいほどたくさん印刷できる。

入出力インターフェース

入出力インターフェースとは、機器と機器をつなぐ際に使用するケーブルと接続口の形状や、データをやり取りする方式のこと。有線と無線に分類される。

  • USB(Universal Serial Bus)：
    キーボードやマウスなどの周辺機器を接続できる現在もっとも普及している入出力インターフェース。バスパワーというケーブルを通して周辺装置に電力を送る機能がある。(周辺装置専用の電源が不要)
  • HDMI(High-Definition Multimedia Interface)：
    1本のケーブルで映像と音声の両方を一度にやり取りできる規格。
  • Bluetooth：
    近距離間(数m)でデータをやり取りする無線インターフェース。

デバイスドライバ：(ハードウェアではなくソフトウェアの話)
PCから周辺機器を操作するためのソフトウェアのこと。プリンタやスキャナを購入した際に付属しているCDやWeb上からインストールを行うことで周辺機器を操作できるようになる。
プラグアンドプレイとは周辺機器をPCに接続した際に、自動的にデバイスドライバのインストールと設定を行う機能のこと。

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