ハードウェアとCPUとは？役割や種類などを解説！　ITの知識とITパスポートで使える用語解説

今日はテクノロジ系に分類されている「ハードウェア」と「CPU」について学んでいきましょう！

 

今回はパソコンをしているなら簡単に分かるような内容になっていますので、確実に覚えていきましょう！

 

少しずつの積み重ねが、合格への近道です！

 

 

ハードウェアとは？

 

コンピュータって何？

 

コンピュータとは何なのでしょうか？

そう言われると難しいのがこの用語です。パソコン？ゲーム機？それとも携帯電話？

実はコンピュータというのは上のような単体のものではなく、それらに組み込まれている機械です。つまり、先程挙げた3つの機器の中にコンピュータが入っている、ということになります。

コンピュータは計算や複雑且つ複数の処理など私たちがしなければならない仕事を代わりにしてくれるものです。コンピュータが取り入れられていることにより、私たちの仕事時間が減ったり作業が楽になったりしているということです！

 

コンピュータの種類

 

コンピュータとはいっても、種類があり大人数で利用するものもあれば個人で利用するものまで多く存在しています。

 

＜コンピュータの種類＞

種類	特徴
パーソナルコンピュータ (パソコン・PC)	小型で低価格のものがある 個人として利用可
汎用コンピュータ (メインフレーム)	事務処理から技術計算など幅広い分野で 活躍。企業などで利用される
スーパー コンピュータ	大規模な技術計算に利用される。超高速で 大規模な処理ができる。 地球規模のシミュレーションが可能
マイクロコンピュータ (マイコン)	家庭にある電化製品に組み込まれている 凄く小さいためマイクロと付いている
ウェアラブル端末	身につけ(ウェア)て利用できる スマートウォッチなどが代表格

 

特にメインフレーム、スーパーコンピュータ、マイクロコンピュータは試験でよく出題されるので、きちんと判別できるようにしておきましょう！

 

ハードウェアとソフトウェアの違い

 

コンピュータを構成する要素として大きく分けると「ハードウェア」と「ソフトウェア」の2つになります。

ではその違いとは何なのでしょう？

簡単に説明すると、

物体としてそこにあるのが「ハードウェア」

情報としてそこにあるのが「ソフトウェア」

となります。

ノートパソコンやプリンタはその場に物体として存在し、尚且つ手で触れることができますよね？機械類は触ったら硬い、というのもあり「ハード」ウェアであるということになります。

 

WordやExcelは情報でありそこに存在はしているけれど手で触ることができないため「ソフトウェア」となるのです。

 

ハードウェアの種類

 

次にハードウェアについて説明していきましょう。

コンピュータが動作するためには5つのハードウェアが必要となってきます。

＜ハードウェアの種類＞

装置	役割	例
入力装置	データをコンピュータ内に 入力する	マウス キーボード
出力装置	コンピュータ内に保存され ているデータを表示・印刷 する	ディスプレイ(画面) プリンタ
演算装置	データを計算する	CPU
制御装置	他のハードウェアを制御 する
記憶装置	データを保存しておく	メモリ(USBなど) ハードディスク

 

この5つの装置の役割をしっかり理解しておくことで後々役に立ちます。

代表的な例としてマウスやプリンタなどを挙げましたが、他にもあるので興味がある人は検索してみてもよいかも知れませんね！

 

CPUとは？

 

次は前の方でも出てきたCPUについて学んでいきましょう。

クロック周波数

 

上記で説明した装置のうちの1つ、演算装置。この装置の役割としては「計算を行う」ことです。演算装置は人の脳に該当するような部分であり、コンピュータの中では1番重要な装置です。演算装置は普通、他のハードウェアを制御する役割を持つ制御装置と一緒に1つの装置にまとめられていることがあります。これをCPU(またはプロセッサ)といいます。

 

つまりCPUとは演算装置・制御装置が同じ装置内に存在させたものになるのです。

 

また、クロック周波数もCPUにとって重要な部分となってきます。

仕事をする際、頭の回転が速い人がすると、短い時間で多くの仕事を効率よくこなせますよね？

その原理と同じでコンピュータの中でも「頭の回転する速さ」に相当するものがあります。

それがクロック周波数というわけです。

クロック周波数の数値が高いほど速く仕事(この場合は演算など)を処理することができ、高い性能を持つコンピュータといえます。

楽器を演奏するときに使用されるメトロノームと似たようなもので、一定間隔に刻まれる「クロック」という周波に合わせて処理を行っていくのです。

クロック周波数は1秒に何回クロックを刻めるかを表わした数値なので、この数値が高ければ高いほど短い時間で多くの処理を行うことができるという訳です。

単位にはHz(ヘルツ)が利用されることがありますが、コンピュータの世界では数字の単位があります。つぎは数字の単位について学んできましょう。

 

数字の単位

 

先ほどはクロック周波数について勉強しました。

そして思ったはずです。「私たちが普段使っているCPUの周波数はどれくらいなのだろう」と。

最近搭載されているCPUは性能がとてもよく、4,000,000,000Hzほどのものが大多数を占めています。

コンピュータの世界では前述したように数字の単位があります。いちいち0をたくさん書いていくのは正直言って面倒。だからこそ、数値を簡略化するため、桁数を省略するために単位が使われるようになりました。

 

＜大きい数字の単位＞

単位	読み方	数
K	キロ	1,000＝103
M	メガ	1,000,000＝106
G	ギガ	1,000,000,000＝109
T	テラ	1,000,000,000,000＝1012

 

表に書いてみましたが、正直覚えにくい……

0が大量にあってどう覚えれば良いか分からない、となる人もいます。

個人的におすすめなのが、数字の下にある「，」の場所で覚えるようにするということです

 

 

とまあ、「，」ごとに単位を入れてあげることによって多少は分かりやすくなるのではないでしょうか？

 

こういう風に考えてあげると、4,000,000,000Hzはコンマが3つ目の場所にあることから「4GHｚ」と表示することができます。

 

大きい数字の単位があるのだから、小さな数字の単位もあるのでは？と思ったそこのあなた！！

大正解です。小さな数字の単位ももちろんあります。

コンピュータは高速の世界。例えば1クロックが何秒で行われているのか、というのも小数点の世界になってくるのでもちろんあるのです。

クロックを1回刻むのに1MHｚのCPUでは1秒に1,000,000回クロックを刻みます。

ということはつまり、1回にかかる時間は11,000,000＝0.000001秒になります。

このようなとても小さい数値も単位を使って省略することが可能なのです。

＜小さい数字の単位＞

単位	読み方	数
m	ミリ	11,000＝10-3
μ	マイクロ	11,000,000＝10-6
ｎ	ナノ	11,000,000,000＝10-9
ｐ	ピコ	11,000,000,000,000＝10-12

 

これも大きい数字の単位と同じように覚えることができます。「，」ごとに区切ってあげると

 

 

という風に覚えやすくなるのです。

先程の数値11,000,000秒は「1μ秒」と現すことができるのです。

試験の問題として処理速度はどれくらいか、という感じで計算問題として出題されることが多いです。そのため、覚えておいて損はありません！

CPUの処理能力向上

 

1つのコンピュータに1つのCPUが搭載されているものをシングルプロセッサといいます。

しかし1つのコンピュータに複数のCPUを搭載することも可能であり、複数の処理を同時進行で実行することができるようになるため、コンピュータ自身の処理性能を高めることが可能となります。この、1つのコンピュータに複数のCPUを搭載することをマルチプロセッサと呼ばれています。マルチとは英語名で複数、という意味なので「マルチ(複数の)プロセッサ(処理装置)」ということになります。

2つのCPUを搭載することをデュアルプロセッサと呼ばれています。

 

また、1つのCPUの中に処理を実際に行う中核部分(コアと呼ばれる)ものがあり、それが複数搭載されているものを、マルチコアプロセッサといいます。これもまた処理性能を上げるための手段として用いられることが多いです。

中でも2つある場合をデュアルコアプロセッサ、4つある場合をクアッドコアプロセッサと呼ばれています。

 

CPUはクロック周波数・コア数が多ければ多いほど高い処理性能を持ち、処理するための速度が速くなるのです。