コンピュータの基本構成
コンピュータは大きく 5 つの構成要素から成り立ちます。
| 要素 | 役割 | 例 |
|---|---|---|
| 制御装置 | 命令の解釈・実行制御 | CPU の一部 |
| 演算装置 | 算術・論理演算 | CPU（ALU） |
| 記憶装置 | データ・プログラムの保存 | RAM, HDD, SSD |
| 入力装置 | 外部からのデータ入力 | キーボード、マウス |
| 出力装置 | 処理結果の出力 | ディスプレイ、プリンタ |
CPU（Central Processing Unit）
CPU はコンピュータの「頭脳」であり、プログラムの命令を実行します。
性能に関わる指標
- クロック周波数：1 秒間に実行できる処理サイクル数（GHz）
- コア数：同時に実行できる処理の数
- キャッシュ容量：CPU 内の高速メモリ（L1/L2/L3）
命令の実行サイクル（フェッチ・デコード・実行）
1. フェッチ：メモリから命令を取得
2. デコード：命令を解釈
3. 実行：演算・メモリアクセス
4. 書き戻し：結果をレジスタ/メモリへメモリ（RAM）
RAM（Random Access Memory）は揮発性の主記憶装置です。プログラムの実行中のデータを一時保存します。
- 電源を切るとデータが消える
- CPU が直接アクセスできる記憶領域
- 容量は通常 8GB〜64GB（2024 年現在の PC）
ストレージ（補助記憶装置）
| 種類 | 速度 | 容量 | 特徴 |
|---|---|---|---|
| HDD | 遅い | 大容量・安価 | 磁気ディスク |
| SSD | 速い | 中容量・高価 | フラッシュメモリ |
| NVMe SSD | 非常に速い | 中容量 | PCIe 接続の SSD |
2 進数と情報量の単位
コンピュータは 0 と 1 の組み合わせ（2 進数）で情報を扱います。
| 単位 | 読み方 | 量 |
|---|---|---|
| 1 bit | ビット | 0 または 1 |
| 8 bit | 1 Byte（バイト） | 256 通りの状態 |
| 1 KB | キロバイト | 1,024 B |
| 1 MB | メガバイト | 1,024 KB |
| 1 GB | ギガバイト | 1,024 MB |
| 1 TB | テラバイト | 1,024 GB |
まとめ
- コンピュータは制御・演算・記憶・入力・出力の 5 要素から構成される
- CPU はフェッチ・デコード・実行のサイクルで命令を処理する
- メモリは揮発性の高速記憶、ストレージは不揮発性の大容量記憶