5つの機能(きのう)が大活躍(だいかつやく)。コンピューターの中身(なかみ)のはなし

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(まえ)記事(きじ)で「ゲーム(げーむ)()はコンピューターです」と紹介(しょうかい)しました。では(たと)えば、電子(でんし)レンジはコンピューターでしょうか? (くるま)は? (ほん)は?

一体(いったい)、どんなものをコンピューターと()ぶのか、今日(きょう)はこちらについて紹介(しょうかい)していきましょう。

コンピューターの五大(ごだい)機能(きのう)

(こた)えからいうと、「コンピューター」は(つぎ)の5つの機能(きのう)()っているもののことを()うとされています。

  • 入力(にゅうりょく)機能(きのう)
  • 出力(しゅつりょく)機能(きのう)
  • 演算(えんざん)機能(きのう)
  • 記憶(きおく)機能(きのう)
  • 制御(せいぎょ)機能(きのう)

です。それぞれについて紹介(しょうかい)しましょう。

(ひと)がコンピューターに指示(しじ)できる「入力(にゅうりょく)機能(きのう)

入力(にゅうりょく)機能(きのう)は、ゲーム(げーむ)()ならコントローラー、パソコンならキーボードやマウス、スマホならタッチ画面(がめん)のこと使(つか)(ひと)がコンピューターに(たい)して、こうして()しい、ああして()しいとお(ねが)いすることができる機能(きのう)のことです。

結果(けっか)える「出力(しゅつりょく)機能(きのう)

出力(しゅつりょく)機能(きのう)は、画面(がめん)やスピーカーのこと。ゲームの内容(ないよう)入力(にゅうりょく)機能(きのう)入力(にゅうりょく)した文字(もじ)などが、画面(がめん)表示(ひょうじ)される機能(きのう)のことです。

計算(けいさん)できる「演算(えんざん)機能(きのう)

コンピューターというのは英語(えいご)計算(けいさん)する(ひと)(もの)という()(あじ)があります。日本語(にほんご)()うと「計算機(けいさんき)」のこと、ただし電卓(でんたく)見分(みわ)けをつけるために「汎用(はんよう)計算機(けいさんき)」なんて()ばれます。「汎用(はんよう)」というのは「いろいろなことに使(つか)える」という意味(いみ)

つまり、コンピューターは計算(けいさん)をする()(のう)がないといけません。計算(けいさん)といっても()(ざん)()(ざん)のことだけではありません。画面(がめん)表示(ひょうじ)される()(グラフィックといいます)を(つく)るための計算(けいさん)や、スマートフォンで(いま)いる場所(ばしょ)計算(けいさん)して地図(ちず)表示(ひょうじ)するといったものも計算(けいさん)一種(いっしゅ)で、ここでは演算(えんざん)という言葉(ことば)使(つか)われます。

やった内容(ないよう)(おぼ)えておける「記憶(きおく)機能(きのう)

もし、コンピューターが(おぼ)えておくことができなかったら、ゲームの途中(とちゅう)内容(ないよう)(わす)れてしまいます。そもそも、ゲームの内容(ないよう)自体(じたい)(おぼ)えておくことができないので、なにも(うご)かすことができません。そのため、ものを(おぼ)えておける「記憶(きおく)機能(きのう)必要(ひつよう)ですね。

これらをまとめて指揮(しき)する「制御(せいぎょ)機能(きのう)

ここまで、4つの機能(きのう)紹介(しょうかい)してきました。コンピューターはこれらの機能(きのう)が、(いき)()わせて(うご)くことで全体(ぜんたい)(うご)かしています(たと)えば、ゲームでコントローラーのボタンを()すと「入力(にゅうりょく)」が(はたら)きます、キャラクターをジャンプさせるという「演算(えんざん)」が(はたら)いて、それを画面(がめん)()せるという「出力(しゅつりょく)」が(はたら)きます。この(とき)、キャラクターの()()効果音(こうかおん)音楽(おんがく)などはゲーム(げーむ)()に「記憶(きおく)」されています。

こんな(ふう)に、(かく)機能(きのう)(いき)()わせるために必要(ひつよう)なのが「制御(せいぎょ)」です制御(せいぎょ)というのは、学校(がっこう)先生(せんせい)のように、みんながきちんと作業(さぎょう)できるように見張(みは)ったり、指示(しじ)をしたりすることですね。

こうして、制御(せいぎょ)機能(きのう)中心(ちゅうしん)とした(かく)機能(きのう)がまとまって(はたら)くことで、コンピューターはさまざまな(こと)(おこな)えるようになっています。

さて、最初(さいしょ)問題(もんだい)で、「電子(でんし)レンジ」はコンピューターでしょうか? 最近(さいきん)電子(でんし)レンジの場合(ばあい)、ボタンを()すと(入力(にゅうりょく))、いろいろなメニューを()()せます(記憶(きおく))、そして自動的(じどうてき)最適(さいてき)時間(じかん)計算(けいさん)して(演算(えんざん))、ものを(あたた)めてくれます(出力(しゅつりょく))。もちろん、これらも制御(せいぎょ)機能(きのう)(はたら)いているので、電子(でんし)レンジはほとんどの場合(ばあい)、コンピューターです

(ぎゃく)(ほん)場合(ばあい)は、演算(えんざん)制御(せいぎょ)する()(のう)がありませんので、コンピューターとは()べません。こんな(ふう)見分(みわ)けられるんですね。

コラム

五大(ごだい)装置(そうち

本文ほんぶん紹介しょうかいした、五大ごだい機能きのう実現じつげんするためのもののことを「五大ごだい装置そうち」といます。たとえば、ゲームげーむのコントローラーは入力にゅうりょくするための「入力にゅうりょく装置そうち」で、画面がめんやテレビが「出力しゅつりょく装置そうち」です。装置そうちということばもおぼえておきましょう。

制御(せいぎょ)演算(えんざん)同時(どうじ)(おこな)うシーピーユー(CPU)

では、コンピューターの(なか)(のぞ)いてみましょう。コンピューターは、いろいろな(せん)(えが)かれている「基板(きばん)」という(いた)にさまざまなパーツがつっくいていて(うご)いています。そして、この(なか)一番(いちばん)重要(じゅうよう)なパーツがシーピーユー(CPU)というパーツです。

これは、(さき)ほどの機能(きのう)のうち制御(せいぎょ)機能(きのう)」と「演算(えんざん)機能(きのう)」を()()っています。1つのパーツで2つの機能(きのう)()っているんですね。このシーピーユーの性能(せいのう)が、コンピューターの性能(せいのう)(おお)きく左右(さゆう)します。

(ふる)いパソコンやスマートフォンで、(うご)きがすごく(おそ)(かん)じたり、なかなか反応(はんのう)してくれないなんていう経験(けいけん)はありませんか? あれはほとんどの場合(ばあい)、このシーピーユーの性能(せいのう)(おそ)くて演算(えんざん)()いつかずに、()たされているという状態(じょうたい)です。

シーピーユーの性能(せいのう)(はか)数字(すうじ)として「クロック周波数(しゅうはすう)」という数字(すうじ)があります。

シーピーユーの性能(せいのう)は「クロック周波数(しゅうはすう)」で()かる!

では、「(はや)いシーピーユー」はどのように(くら)べたら()いでしょう? 一番(いちばん)()かりやすいのは、「クロック周波数(しゅうはすう)」という数字(すうじ)で、スマートフォンのカタログなどを()ると「2.5GHzぎがへるつ」とか「3.2GHzぎがへるつ」といった数字(すうじ)()かれています。これが「クロック周波数(しゅうはすう)」の(かず)。シーピーユーは「クロック信号(しんごう)」という信号(しんごう)でタイミングを()わせて、入力(にゅうりょく)装置(そうち)からの信号(しんごう)()()ったり、出力(しゅつりょく)装置(そうち)信号(しんごう)(おく)(とど)けたりしています。

そのため、クロック信号(しんごう)(みじか)時間(じかん)にたくさん()たら、その(ぶん)(はや)仕事(しごと)をする(こと)ができるというわけ。この「1秒間(びょうかん)何回(なんかい)クロック信号(しんごう)(おく)ることができるか」という回数(かいすう)を「周波数(しゅうはすう)」といいます

そして、このクロック周波数(しゅうはすう)(はか)単位(たんい)が「Hz」と()いて「ヘルツ」という単位(たんい)。「1ヘルツ」で、1(かい)のクロック信号(しんごう)(おく)ることができます。

では、「2.5GHz(ギガヘルツ)」では1秒間(びょうかん)何回(なんかい)クロック信号(しんごう)(おく)ることができるでしょう? 「G(ギガ)」は(べつ)記事(きじ)でも紹介(しょうかい)した、(おお)きな(かず)(あらわ)(とき)単位(たんい)で「1,000,000,000」を(あらわ)します。つまり、2.5ギガヘルツは2,500,000,000ヘルツで、1秒間(びょうかん)に25(おく)(かい)のクロック信号(しんごう)(おく)ことができるというわけです。

この数字(すうじ)(おお)きいほど、「シーピーユーの性能(せいのう)(たか)い」ということができるんですね。

クロック周波数(しゅうはすう)限界(げんかい)とマルチコア

クロック周波数(しゅうはすう)(たか)いほど性能(せいのう)(たか)いと紹介(しょうかい)しましたが、クロック周波数(しゅうはすう)をどんどん()げても作業(さぎょう)()いつかなくなってしまうのです。

そこで、最近(さいきん)のシーピーユーでは(べつ)方法(ほうほう)性能(せいのう)()げています。それは「マルチコア」という方法(ほうほう)

「コア」というのは「中心(ちゅうしん)」といった()()がありますが、シーピーユーの(なか)でもさらに重要(じゅうよう)演算(えんざん)機能(きのう)部分(ぶぶん)のこと。「マルチ」というのは「たくさんの」という()み()があるので、つまり、この演算(えんざん)機能(きのう)中心(ちゅうしん)部分(ぶぶん)である「コア」をたくさん()っているシーピーユーが登場(とうじょう)してきたのです。

コアがたくさんあると、1(かい)のクロック信号(しんごう)でコアの(かず)だけ作業(さぎょう)(おこな)うことができるようになります。こうして、シーピーユーの性能(せいのう)はますます()がっているんですね。

グラフィック専門(せんもん)のジーピーユー

ゲーム(げーむ)()(など)場合(ばあい)、シーピーユーで演算(えんざん)非常(ひじょう)大変(たいへん)なのが、画面(がめん)(つく)()す「グラフィック」の作業(さぎょう)です。(みな)さんがコントローラーでキャラクターを(うご)かすと、背景(はいけい)(てき)キャラなども(ふく)めて画面(がめん)がコロコロ()わっていきます。この(とき)画面(がめん)になにが表示(ひょうじ)されていて、どんな姿(すがた)をしていて、どんな(ふう)(うご)くのかなどを計算(けいさん)(つづ)けないといけません。

とはいえ、シーピーユー自身(じしん)はその(ほか)にも、いろいろな作業(さぎょう)担当(たんとう)しています。そこで、このグラフィックの部分(ぶぶん)だけを(べつ)部品(ぶひん)(まか)せようという(かんが)(かた)()まれます。そして誕生(たんじょう)したのが「ジーピーユー(GPU)」というもの。最初(さいしょ)の「G」は「グラフィックス」の最初(さいしょ)文字(もじ)ですね。

このジーピーユーを使(つか)うことで、より高度(こうど)なグラフィックを(つく)()すことができ、非常(ひじょう)にキレイな画面(がめん)でゲームを(あそ)べるようになっています。

ことば

ターボブースト

時間(じかん)のかかる作業(さぎょう)をする(とき)などで、電源(でんげん)(ねつ)余裕(よゆう)がある場合(ばあい)に、一時的(いちじてき)にクロック周波数(しゅうはすう)()げてコンピューターの性能(せいのう)()げること。

ことば

バス

コンピューターの内部(ないぶ)でデータが()()するための通路(つうろ)のこと。これを「回路(かいろ)」などと()びます。

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この記事を書いた人

ともすた編集部

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