■はじめに
この記事は、エンジニアの人には必要ありません。
ＰＣの基礎知識ゼロの人の為の記事です。
■PCの５大要素
ＰＣの５大要素と言われるものがあります。
それが下記の表のとおり、__演算装置、制御装置、入力装置、出力装置、記憶装置__になります。
| ５大要素 | 説明 | 具体例 |
|---|---|---|
| 演算装置 | 論理演算や四則演算など演算を行う装置 | ＣＰＵ |
| 制御装置 | プログラム（命令）を解釈し、プログラムの流れを理解してシステム全体を制御する装置 | ＣＰＵ |
| 入力装置 | 人が扱う文字や数値（10進数）等のデータをＰＣが処理できるように加工（2進数のデータ、バイナリー化）してＰＣに渡す装置 | マウス・キーボード等 |
| 出力装置 | 入力装置の逆でバイナリー化した（2進数の）データを人がわかる、扱える形に変換して出力する装置 | ディスプレイ・プリンター等 |
| 記憶装置 | ＰＣが処理するデータを保存する装置 | メモリ・ＨＤＤ（ハードディスクドライブ） |
■ＣＰＵとは
ＣＰＵとは中央処理装置と訳され、上記の表でわかるとおり、大きく分けると演算装置の部分と制御装置の部分を併せ持つ装置になります。
大まかに言えば、制御装置の部分がプログラム（命令）を理解して適宜、必要な処理を演算装置の部分で行う流れになります。
細かい話をすると、ＣＰＵの中には演算装置や制御装置以外にもデータを一時的に保管する__レジスタ__があったり、外部と通信を行う__インターフェース__という回路があります。
インターフェースは、外部の入力装置や出力装置とデータをやりとりする回路だと考えてもらえればイメージしやすいと思います。
記憶装置があるのになぜ、ＣＰＵにレジスタが必要なのかという疑問も出てくるかと思いますが、それについては後ほど説明します。
■メモリとＨＤＤの違い
マウスとキーボード、ディスプレイとプリンターの違いはイメージしやすいと思いますが、メモリとＨＤＤの違いって何でしょうか？
メモリとＨＤＤの違いを表で表すと下のようになります。
| 記憶装置の種類 | 説明 | 具体例 |
|---|---|---|
| メモリ（主記憶装置） | ＣＰＵが演算など処理する際に必要なデータを一時的に保存する装置でＨＤＤに比べ、保存できるデータ量は少ない | メインメモリ |
| ＨＤＤ（補助記憶装置） | 人が必要なデータを長期的に保存する為の装置で大量のデータが保存できる | ＰＣ内蔵のＨＤＤ 外付けＨＤＤ ＵＳＢメモリー |
メモリの特徴は、__保存できるデータ量が少なく、一時的にしか保存しない__ということです。あくまでもＣＰＵが処理するのに必要なデータを保存するのが役割の記憶装置ということになります。一時的というのは、ＰＣをシャットダウンしたり、再起動するとデータは消えてしまうという意味です。
ＨＤＤの特徴は、__大量のデータを長期的に保存できる__ということです。ある意味、本当の記憶装置でＰＣのユーザーが保存しておきたいデータを保存する役割を担っているのがこのＨＤＤになります。
■どうしてメモリとＨＤＤが両方、存在するのか
ここまでの話だと、大量のデータを長期的に保存できるＨＤＤでＣＰＵの処理に必要なデータも扱った方がいい気がします。
しかし、ＣＰＵとメモリ、ＨＤＤでは処理速度が大きく違います
正確な数字ではないですが、イメージとしては__ＨＤＤが１回、処理する間にメモリは１００回、ＣＰＵは１０万回処理するイメージです。__
もしＣＰＵの演算や処理に必要なデータをＨＤＤに保存をしていたら、データを保存したり、読み込むたびにＨＤＤの処理が完了するまでＣＰＵが待機しなければならず、ＣＰＵの処理速度を全く活かせず非常に性能の悪いＰＣとなってしまうわけです。
その為、ＨＤＤより処理速度が速い、メモリがＨＤＤの代わりにデータを保存しておくことでデータのやりとりがスムーズとなり、処理速度が上がるというわけです。
ここで「後ほど説明します」と記載したレジスタについて思い出して欲しいのですが、ＣＰＵのレジスタについてもこの処理速度の違いの問題を解決する為の装置です。レジスタは保存できるデータ量は少ないですが、メモリよりもさらに処理速度が速く、メモリ以上にＣＰＵの処理速度を活かせるようになります。ＣＰＵにはレジスタ以外にもキャッシュメモリという記憶装置があったりもします。