コンピュータ構成要素

コンピュータ構成要素

コンピュータ構成要素とは

このカテゴリーは、コンピュータのハードウェアの主役たち──プロセッサ(CPU)・メモリ・バス・入出力──を学ぶ中項目です。全5分野・18記事で完結しています。

ソフトウェアの単元で学んだプログラムが、物理的にどう動いているのか。その舞台裏を1つずつ見ていきます。

このカテゴリーで学べること

  • プロセッサ: CPUの構成・命令実行・高速化・性能指標
  • メモリ: RAM/ROM・キャッシュ・メモリ階層・仮想記憶
  • バス: 種類・役割・転送方式と速度計算
  • 入出力デバイス: 入力装置・出力装置・デバイス制御
  • 入出力装置: 補助記憶装置・インタフェース・入出力制御

この中の分野(学習順)

  1. プロセッサ(全5記事)
  2. メモリ(全4記事)
  3. バス(全3記事)
  4. 入出力デバイス(全3記事)
  5. 入出力装置(全3記事)

おすすめの読み進め方

  1. まずは「プロセッサ」で、コンピュータの頭脳の仕組みを学ぶ
  2. 次に「メモリ」で、記憶の階層と速さの工夫を学ぶ
  3. 「バス」で、部品どうしをつなぐ道とデータの流れを知る
  4. 「入出力デバイス」で、外の世界とのやり取りを学ぶ
  5. 最後に「入出力装置」で、保存・接続・制御を総仕上げする

学習のポイント

プロセッサとメモリは計算問題(MIPS・実効アクセス時間)の出どころ。補助記憶装置のアクセス時間計算も加えて、例題を手で解くのが最短ルートです。

「机と本棚」「流れ作業」など例えで図解しているので、ハードが初めてでもイメージから入れます。

プロセッサ

プロセッサの基本構成

基本情報技術者試験の「プロセッサの基本構成」を初心者向けに解説。制御装置・演算装置・レジスタの3点セットに、プログラムカウンタ・命令レジスタ・命令デコーダまで、会社の現場の例えで図解と確認問題つきでまとめました。
プロセッサ

命令実行

基本情報技術者試験の「命令実行」を初心者向けに解説。フェッチ→デコード→実行の3拍子サイクルと、外部割込み・内部割込みの見分け方まで、回転寿司と電話対応の例えで図解と確認問題つきでまとめました。
プロセッサ

プロセッサアーキテクチャ

基本情報技術者試験の「プロセッサアーキテクチャ」を初心者向けに解説。RISCとCISCの対比、パイプラインの仕組みと分岐予測、スーパースカラまで、工場の流れ作業の例えで図解と確認問題つきでまとめました。
プロセッサ

並列処理・高速化

基本情報技術者試験の「並列処理・高速化」を初心者向けに解説。マルチコアとマルチプロセッサの違い、GPUがAIで活躍する理由、キャッシュメモリと分岐予測まで、厨房と引き出しの例えで図解と確認問題つきでまとめました。
プロセッサ

性能指標

基本情報技術者試験の「性能指標」を初心者向けに解説。クロック周波数・CPI・MIPS・FLOPSの意味と、1命令の実行時間やMIPS値の定番計算をメトロノームの例えで図解と確認問題つきでまとめました。
メモリ

半導体メモリ

基本情報技術者試験の「半導体メモリ」を初心者向けに解説。DRAMとSRAMの違い、RAM/ROMの家系図、EEPROMからフラッシュメモリへの進化まで、黒板とノートの例えで図解と確認問題つきでまとめました。
メモリ

キャッシュメモリ

基本情報技術者試験の「キャッシュメモリ」を初心者向けに解説。ヒット率・ミス率と実効アクセス時間の定番計算、局所性、ライトスルーとライトバックの違いまで、引き出しと本棚の例えで図解と確認問題つきでまとめました。
メモリ

メモリ階層

基本情報技術者試験の「メモリ階層」を初心者向けに解説。レジスタ・キャッシュ・主記憶・補助記憶のピラミッドと「上ほど速く小さく高価」の法則を、机・引き出し・本棚・倉庫の例えで図解と確認問題つきでまとめました。
メモリ

仮想記憶

基本情報技術者試験の「仮想記憶」を初心者向けに解説。ページングとページフォールト、スワッピング、スラッシングまで、倉庫に本棚のふりをさせる例えで図解と確認問題つきでまとめました。
バス

バスの種類

基本情報技術者試験の「バスの種類」を初心者向けに解説。内部バス・外部バス・システムバスの位置関係、共有バスの調停、バスブリッジまで、コンピュータの中の道路網の例えで図解と確認問題つきでまとめました。