【初心者向け】パソコンが動作する仕組みをエンジニアが丁寧に解説

こんな疑問にお答えします。

というわけで、本記事の内容は次のとおりです。

パソコンの仕組みを理解すると無駄に高機能で高価なパソコンを購入しなくてすみますし、プログラミングを勉強するときに理解しやすくなります。

そんな私は大手メーカーでソフトウェアエンジニアを6年以上経験していまして、情報工学の修士号を持っています。

この私が解説します。

パソコンが動作する仕組みを初心者向けにエンジニアが解説

パソコン(PC)とは計算する機械です

パソコン(Personal Computerパーソナル コンピューター)の仕組みを理解するには、まずPCピーシーはどんな装置なのか知ることが大事です。

PCと人間の関係を図にするとこんな感じです。

これだけだとよくわからないので、PCを構成する部品がどのように連携しながら上記の動作を実現するのかみていきましょう！

PCを構成する部品(ハードウェア)

PCを構成する部品(ハードウェア)は主に次の5つの装置です。

これらをコンピューターの5大要素といいます。

そしてこれらを図で表すと次のとおりです。

では、それぞれの役割を1つずつ解説します。

入力装置

入力装置とは人間の操作をPCに伝える装置のことです。

キーボードのキーを押すということは人間がPCに何かしらの指示をする(入力する)ということです。

制御装置と演算装置

制御装置と演算装置は一般的にCPUシーピーユー(Central Prosessing Unitセントラル プロセッシング ユニット)という部品の中に含まれています。

CPUは各装置へ指示を出す制御装置としての役割と、受けた入力に応じて計算する演算装置としての役割があります。

なので、CPUの性能が高ければPCの処理性能が高くなります。

記憶装置

記憶装置はデータを保存する装置で2種類あります。

特徴をまとめると次のとおりです。

それぞれ解説しますね。

●主記憶装置(メインメモリ)

主記憶装置は作業中のデータやプログラムを一時的に保存する装置です。作業用の領域とも言えます。

主記憶装置(メインメモリ)にはRAMラム(Random Access Memoryランダム アクセス メモリ)という部品が使われています。

レストランの営業を終了すると調理台の上を片付けて何も置かないのと同じように、PCの電源を切ると主記憶装置(メインメモリ)のデータは消えてしまいます。

料理人の性能が高くても調理台が狭ければ作業効率が悪くなるので、CPUの次に主記憶装置(メインメモリ)の性能は大事です。

●補助記憶装置(ストレージ)

補助記憶装置(ストレージ)はたくさんのデータを長期的に保存する装置です。

補助記憶装置(ストレージ)には主にHDDハードディスク(Hard Disc Driveハード ディスク ドライブ)やSSDエスエスディー(Solid State Driveソリッド ステイト ドライブ)という部品が使われています。

2つを比較すると次のような特徴があります。

冷蔵庫が大きくても料理人の作業効率は変わらないのでPCの処理性能には直結しません。

ただ、HDDとSSDではアクセス速度が異なります。これは冷蔵庫に材料を取りに行くスピードが遅いか速いかです。

なので、PCの起動を速くしたり、画像をクリックして開くまでの時間を速くしたければHDDよりSSDを使用するといいでしょう。

出力装置

出力装置とはPCの処理結果を人間がわかる形で伝える装置のことです。

動画をディスプレイに映すということはPCが処理した結果を人間がみても分かる形(映像)に変換して表示する(出力する)ということです。

PCを構成する部品(ハードウェア)のまとめ

ここまでおさらいすると、PCを構成する主要な装置は次の5つの装置です。

では、次はPCが動作する上で必要なソフトウェアについてみていきましょう！

PCで動作するソフトウェア

PCはソフトウェアが無ければただの鉄の塊です。PCを動かして色々な作業をするにはソフトウェアが不可欠です。

そのPC上で動作するソフトウェアは大きく分けて2種類あります。

それぞれ詳しく説明します。

基本ソフトウェア(OS)

基本ソフトウェアとはPCを使えるようにするための基本的なソフトウェアでOperating Systemオペレーティング システム(OSオーエス)と言います。

PCを使えるようにするための機能例は次のとおりです。

などです。他にもユーザーが意識していないところでせっせと働いています。

また、PCのハードウェアはメーカーによって少しずつ異なりますが、ユーザーはどのメーカーのPCでも同じように操作できます。

そうできるようにすることもOSの役割です。

あと、主記憶装置の説明のところで

主記憶装置は作業中のデータやプログラムを一時的に保存する装置です。作業用の領域とも言えます。

これはユーザーが意識的に保存するわけではなく、PCが勝手にやっています。

と書きました。この勝手にやってくれるのがOSです。

まとめると、OSはPCを使えるようにするための基本的なソフトウェアのことです。

応用ソフトウェア(アプリ)

応用ソフトウェアとは特定の作業を行うためのソフトウェアのことです。

応用は英語でApplicationアプリケーションです。なので、応用ソフトウェアをアプリケーション(アプリ)と言ったりします。

例えば、次のようなソフトウェアがあります。

これらはOSの機能を利用して動作します。

なので、Windows用のソフトをmac OSで動かそうとしても動作しません。

もし、お子さんのプログラミング学習用にPCを購入予定でしたら、子供向けプログラミング教材が対応しているOSのPCをお選びください。

教材が対応しているOSを「【失敗しないための】OS別のおすすめプログラミングおもちゃ15選」の記事にまとめましたので、あわせてご覧ください。

以上をまとめると、応用ソフトウェア(アプリ)とは特定の作業を行うためのソフトウェアで、OSの機能を利用して作られているということです。

パソコンのスペック表で重要な3要素の見方を解説

PCの仕組みがわかればPCのスペック表の見方がわかってきますので、一緒に確認していきましょう。

今回は主要な3つの装置のスペックを確認します。

では、1つずつみていきましょう！

CPU

CPUの性能を表すには主に「クロック周波数」を使います。

クロック周波数とはざっくりいうと「1秒間に何回計算できるか？」という意味で、単位はHzヘルツです。

PCのスペック画面を見てもらうとプロセッサと書いてある部分があります。これがCPUの性能です。

この例だと3.59GHｚギガヘルツと書いてあります。

数字の前の部分はCPUのブランド名です。これについてはこちらの記事で解説しています。PCを購入するときに見るべき情報なので、あわせてご覧ください。(編集中です。)

Gギガは10の9乗=10億と言う意味なので、3.59GHｚとは1秒間に35億9000万回計算すると言う意味です。

なので、CPUの性能を見るときはクロック周波数の数字が大きいほど快適に作業できると思ってもらえればいいです。

主記憶装置(メインメモリ)(RAM)

主記憶装置(メインメモリ)の性能を表すには「容量」を使います。

単位はBバイトです。

PCのスペック画面を見てもらうと実装RAMと書いてある部分があります。これが主記憶装置(メインメモリ)の性能です。

この例だと15.9GBギガバイトと書いてあります。

インターネットの閲覧やプログラミングおもちゃで遊ぶ程度でしたら4GB～8GBあればいいでしょう。容量が大きくなるとそのぶん価格も上がるので。

というわけで、RAMの性能を見るときは容量の数字が大きいほど快適に作業できると思ってもらえればいいです。

補助記憶装置(ストレージ)

こちらも主記憶装置(メインメモリ)と同じで「容量」を使います。単位も同じくBバイトです。

最近のノートPCだと256GBギガバイト～1TBテラバイトが多いですね。

HDDやSSDの性能を見るときは容量の数字が大きいほどたくさんのデータを保存できると思ってもらえればいいですよ。

まずは3要素を確認しましょう

以上が主要な3つのスペックの見方でした。おさらいすると、

上記の通りです。

PCが動作する仕組みとスペックの見方がなんとなくわかっていただけたかなと思います。

これで、PCを購入するときに安心して購入できるかなと。

それでは(^_^)/~