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コンピューターのしくみ

      2016/12/15

コンピューターには、必ず「プロセッサー」と「メモリ」が入っています。

まずはプロセッサーとメモリの役割から理解していきましょう。

コンピューターのしくみ

 

プロセッサーとメモリ

コンピューターの主役は、プロセッサーとメモリの2つのパーツです。

コンピューターの中には、プロセッサーとメモリが入っている

 

「プロセッサー」は作業をする人、 「メモリ」は作業をする場所 ・・・こういう関係です。

コンピューターのしくみでは、プロセッサーは作業者、メモリは作業場の役割

 

メモリへのデータのインプット

まず、メモリに作業対象のもの(データ)を入れます。

コンピューター内の動作1:メモリにデータ(例:1111100000)がインプットされる

 

プログラムによる作業指示

そして、プログラムによってプロセッサーに指示が出されます。

コンピューター内の動作2:プログラムによってプロセッサーに指示(例:1と0を交互に並べなさい)が出される

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 プロセッサーは、プログラムの指示に従って作業をします。

コンピューター内の動作3:プロセッサーがプログラムの指示に従ってデータを動かす(例:メモリ内にあるデータの1と0を分離)

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コンピューター内の動作4:プロセッサーがプログラムの指示に従ってデータを動かす(例:メモリ内にあるデータの1と1の間に1桁分ずつ空白を空ける)

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コンピューター内の動作5:プロセッサーがプログラムの指示に従ってデータを動かす(例:メモリ内にあるデータの0を動かす)

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コンピューター内の動作6:プロセッサーがプログラムの指示に従ってデータを動かす(例:メモリ内にあるデータの0と0の間に1桁分ずつ空白を空ける)

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コンピューター内の動作7:プロセッサーがプログラムの指示に従ってデータを動かす(例:メモリ内にあるデータの1が0と0の間の空白に、0が1と1の間の空白に入るように移動する)

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コンピューター内の動作8:プロセッサーがプログラムの指示に従ってデータを動かす(例:メモリ内にあるデータの1と0が交互に並ぶように移動する)

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コンピューター内の動作9:プロセッサーがプログラムの指示どおりに作業を完了する(例:メモリ内のデータが1010101010になる)

 

∗ データ、インプット、プログラムなどの言葉がよくわからない方は、以下の説明をまずご確認ください。

しくみキーワード: データ

しくみキーワード: デジタル

 

高速なコンピューターとは

コンピューターは、プロセッサーの動きが速いほど、短時間で作業を完了できます。

プロセッサーの動作速度は、通常 「GHz(ギガヘルツ)」という単位で表されます。

一般的なプロセッサーでは、GHz~4GHz 程度 が標準値です。

近年は、さらにプロセッサーがコア(作業者2人)以上になり、

よりパワーアップしています。

コンピューターの中で、作業者となるプロセッサーは1~4GHz、2コアが標準

 

コンピューターの性能を活かすには

また、作業を効率よく完了させるには、十分な大きさのメモリも必要です。

(PCで標準4GB(ギガバイト))

 

メモリが小さすぎると…

データの大きさに対してメモリが小さすぎた場合

 

データが一度に入りきりません。

データの大きさに対してメモリが小さすぎた場合:一度に入りきらない

 

データを分割して、

データの大きさに対してメモリが小さすぎた場合:データを分割

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データの大きさに対してメモリが小さすぎた場合:まずメモリに入る分だけ入れる

 

作業して…

データの大きさに対してメモリが小さすぎた場合:メモリに入ったデータで作業

 

データを入れ替えて…

データの大きさに対してメモリが小さすぎた場合:作業できたデータをメモリから出す

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データの大きさに対してメモリが小さすぎた場合:入りきらなかった残りのデータをメモリに入れる

 

繰り返し作業が必要になります。

データの大きさに対してメモリが小さすぎた場合:入れ替えたデータでまた作業

 

当然、それだけ作業の完了まで時間がかかることになります。

 

完了までの時間を短くするには

指示のしかた(プログラムのつくり)も重要です。

もしこれが…

「1と0を交互に並べなさい」という指示が書かれたプログラム

 

ではなく…

「1010101010」に変えなさいという指示が書かれたプログラム

 

だったらどうでしょうか?

「1010101010に変えなさい」という指示がプロセッサーに出される

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「1010101010に変えなさい」という指示だった場合:メモリに「1111100000」のデータが入る

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「1010101010に変えなさい」という指示だった場合:メモリのデータをクリアする

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「1010101010に変えなさい」という指示だった場合:メモリに「1010101010」のデータを入れて作業完了

 

なんかズルい感じもするかもしれませんが…

同じ結果が出せるなら、視点を変えて、

よりシンプルプログラムのつくりにする

というのも、処理を高速化するための重要なカギになります。

 

まとめ

プロセッサーは、GHzの数字が大きいほど、高速になります。

プロセッサーは、コアの数が増えれば、それだけパワーアップします。

2コアのプロセッサー(2人の作業者)

メモリは、GBの数字が小さ過ぎると、処理効率が悪くなります。

メモリ不足(狭い作業場)

プログラムのつくりを改善するだけで、処理時間が短くなることもあります。

プログラム(指示)

 

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