パソコンの中は、どんな仕組みになっているんですか?(Qたろうさん)

パソコンの中

パソコンで重要な部分は3つあります。

まず、CPUと呼ばれる部分で、ここではきまりにしたがって、いろいろな計算を行っています。
次に計算するための元のデータや計算の結果をしまうところで、ふつうは、ハードディスクという部分にあたります。

ただし、ひとつひとつの計算をするときには、いちいちハードディスクからデータを出し入れするのではなく、メモリといわれる部分にデータをいったんうつし、そこで計算を行います。
メモリは、自由にかきこんだり消したりすることが素早くできる場所で、たとえば、パソコンの 画面も、メモリにあるデータが表示されたものです。

パソコンをみなさんの勉強部屋にたとえると、本だなにあるテキストやノートがハードディスクに、 テキストやノートを広げて計算する机の上がメモリ、問題を理解して計算するみなさん自身がCPUにあたります。

さて、ではいったい計算を行うしくみはどうなっているのでしょう。
コンピュータの中では、数字は2進数(0と1の集まり)であらわされます。
電気が流れている状態を1、流れていない状態を0とすると、 どのような数字も電気の回路の状態で表すことができます。

数字だけではありません。たとえば、「1+1=2」になるというのは人間が決めたルールですが、どのようなルールも式(論理式といいます)であらわすことができます。
そして、わずか3種類の回路(スイッチ)があればどのような論理式もあらわすことができます。
実際、初期のコンピュータは、 電磁石で動く3種類のスイッチの組 み合わせでできていました。ですから、そのころのコンピュータはとても大きく、うるさいものだったようです。

その後、スイッチと同じはたらきをするトランジスタ(半導体の1種)が発明されたことで、 コンピュータをずいぶんと小さくすることができました。

現在のパソコンは、トランジスタがたくさん集まったLSIでできていますが、そのLSIも実は、 3種類のスイッチの組み合わせにすぎません(といっても数万個以上のスイッチが入っています)。
ただ、そのスイッチがものすごいスピードで動くことで、1秒間に数億回もの計算が可能になっています。
たとえば、「3GHz」と表示されていたら、どれほど速く計算していることになるでしょうか?
Gという単位は、1000×1000×1000=10億をあらわします。

Hzは1秒間に何回の計算ができるかをあらわすので、「3GHz」と表示されていたら、 なんと1秒間に30億回もの計算をしていることになるのです。
こうした技術の進歩により、 コンピュータで複雑な絵(CGとよばれる)や 動画を再現したりできるようになったわけですね。

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