初詣合格祈願基本情報技術者講座

コンピュータの仕組み1

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初詣合格祈願基本情報技術者講座 コンピュータの仕組み1

コンピュータの構成要素

<コンピュータの五大機能>
五つの機能を果たす装置です。

  1. 入力装置 プログラムやデータを入力する装置
  2. 演算装置 四則演算や比較判断などを行う装置
  3. 出力装置 処理結果などを出力する装置
  4. 記憶装置 プログラムやデータを記憶する装置
  5. 制御装置 入力、記憶、演算、出力の各装置に必要な指示を与えそれらの働きをコントロールする装置
ここで演算装置と制御装置をまとめて中央処理装置といいます。英語で書くとCentral Processing Unit(セントラルプロセシングユニット)で一般に略してCPUと書きます。 このCPUという言葉はよくパソコンの広告やPC雑誌で目にします。
簡単に言えば、このCPUが高性能なほど演算が早くでき、すばやい制御ができることになります。
ちなみに、CPU以外の装置(入力、出力、外部記憶装置)を周辺装置といいます。
また、記憶装置には大きくわけて主記憶装置と外部記憶装置(補助記憶装置)があるのですが、周辺装置に入るのは外部記憶装置(補助記憶装置)のほうです。
是非覚えておいて下さい。

<主記憶装置と補助記憶装置>

<ノイマン型コンピュータ>
一般に使われているコンピュータのほとんどはジョン・フォン・ノイマンという人が発表したプログラム内蔵方式(又はプログラム記憶方式)という方式が取られています。
プログラム内蔵方式とは、プログラムを実行する際、プログラムをあらかじめ記憶装置内に格納し、順次解読実行していくという方式です。
このような方式が取られるコンピュータをノイマン型コンピュータといいます。

記憶装置

<記憶素子の種類と特徴>

<外部記憶装置>

<仮想記憶システム>
一般にプログラム上では、主記憶のアドレス空間しか指定できませんが、補助記憶のアドレス空間も指定できるようにしたものを仮想記憶といいます。
仮想記憶システムにおけるアドレス空間はページという割り付けの単位にわけられページ単位で配置されます。
また、プログラムで実行に必要な部分はその都度アドレス変換機構により補助記憶から主記憶の実アドレスに変換されページ単位で読み込まれます。
これをページインといいます。
そしてあまり使わないものを補助記憶へ書き出す事をページアウトといいます。
主記憶の記憶領域に比べ仮想記憶上のプログラムが大きい場合、頻繁にページングを行う事になります。
これをスラッシングといい、システム全体の効率が低下してしまいます。

<メモリインタリーブ>
メモリインタリーブとは、記憶の性能を高めるため、主記憶装置をバンクと呼ばれる複数のブロックに分割しておき、各バンクに均等にアクセスが発生するように工夫した技術を言います。
連続したアドレスが各バンクに配置されることにより、ほぼ同時に読み込み・書き込みができ、アクセス時間の短縮化が可能となります。



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