Photo: Jonathan Cutrer / CC BY 2.0
ソフトウェアとハードウェアについて
情報技術は情報を速く、正確に、大量にあつかうための技術です
現代の「情報の技術」は、膨大なデータを、人間には不可能なスピードと正確さで処理することを可能にしました
その中心にあるのがコンピュータです
コンピュータという道具を理解するために、まずはそれを形づくっている「ハードウェア」と「ソフトウェア」という2つの役割について理解しましょう
ハードウェアについて
ハード（ハードウェア）はさわることができる、実体がある機械です
- 例：パソコン、モニター、マウス、ゲーム機本体
ソフトウェアについて
ソフト（ソフトウェア）はさわることができない、中に入っているデータやプログラム
ハードウェアという言葉は英語の Hard（硬い） という意味から来ています
昔のコンピュータは、鉄のカタマリや大きな機械でできていて、一度作ると形を変えるのが大変（＝硬い）でした
それに対して、中身のプログラムは書きかえるだけで簡単に変えられるので、Soft（柔らかい） と呼ばれるようになりました
コンピュータ五大装置について
五大装置はどうつながっている？（データの流れ）
五大装置はバラバラに動いているのではなく、お互いにメッセージをやり取りしています
その中心にいるのが「制御装置」と「記憶装置」です
1. 命令の流れ（コントロール）
制御装置が「指揮者」となり、他のすべての装置に「次、動いて！」と指示を出します
- 制御装置 → 入力・出力・記憶・演算のすべてへ
2. データの流れ（メインルート）
データは基本的に記憶装置（メモリ）を中継地点にして動きます
- 入力装置 → 記憶装置 → 出力装置
- 記憶装置 ←→ 演算装置（計算するためにやり取りする）
わかりやすい動作のステップ
例えば、パソコンで「1 + 1」の計算をして画面に出すときは、こんな順番で動いています
- 入力： キーボードで「1 + 1」と打ち込む
- 記憶： そのデータが一旦、メモリ（記憶装置）に保存される
- 制御： 制御装置が「演算装置さん、これ計算して」と命令する
- 演算： 演算装置が「答えは 2 だ！」と計算する
- 記憶： 答えの「2」がまたメモリ（記憶装置）に保存される
- 出力： 制御装置が「画面さん、メモリにある 2 を表示して」と命令し、モニターに映る
アナログからデジタルへの変換（A/D変換）
私たちが入力装置（キーボードやマイク）で扱う情報は、もともと連続的なアナログ情報です
これをコンピュータが理解できる「0」と「1」の不連続なデジタル情報に変える必要があります
なぜ「2進数」なのか？（ハードウェアの都合）
コンピュータが2進数（Binary）を採用しているのは、「電気のスイッチ」と相性が抜群に良いからです
- 電圧が高い（ON）＝ 1
- 電圧が低い（OFF）＝ 0
もし人間のように10進数を使おうとすると、電圧を10段階（0V, 1V, 2V…9V）で正確に制御しなければならず、ノイズで簡単にエラーが起きてしまいます
しかし「あるか・ないか」の2種類なら、多少のノイズがあっても判別できるため、非常に安定して動作します