【基本情報 完全攻略講座 #02】IT未経験者のためのコンピュータ入門
ITの用語は、名前だけを覚えるとつながりが見えません。「何を受け取り、何を行い、何を渡すか」で考えると、コンピュータの各部品とプログラムの関係を整理できます。この回の目標は、入力・処理・記憶・出力の役割を説明し、データと命令を区別することです。
1．コンピュータを四つの役割で見る
キーボードから文字を入力し、CPUが処理し、メモリに途中のデータを置き、画面に結果を出す。この流れが基本です。補助記憶装置は、プログラムやデータを長く保存するために使います。
CPUは命令を実行します。主記憶は、実行中のプログラムや処理対象のデータを置く場所です。SSDは一般に電源を切っても内容を保持できますが、通常の主記憶として使うDRAMは電源が必要です。「保存場所だから全部同じ」とまとめず、役割と性質を分けてください。
2．ハードウェアとソフトウェア
ハードウェアはCPU、メモリ、SSD、ディスプレイなどの物理的な装置です。ソフトウェアは、それらを使って処理を行うためのプログラムなどです。
OSはCPU時間やメモリ、ファイル、入出力などを管理し、アプリケーションが装置を利用するための仕組みを提供します。ブラウザや表計算ソフトはアプリケーションです。OSとアプリケーションを両方「ソフトウェア」と呼べますが、役割は異なります。
例えばファイルを保存するとき、アプリケーションが保存を要求し、OSの仕組みを通してSSDへ書き込みます。アプリケーションがいつも直接SSDの物理動作を管理するわけではありません。
3．データとプログラム
データは処理の対象、プログラムは処理の手順を表すものです。「価格が120円」「数量が3個」はデータ、「価格と数量を掛ける」は手順です。
同じ手順に違うデータを与えれば、違う結果が出ます。価格120、数量3なら360。価格150、数量3なら450です。これが、データを受け取り処理する考え方です。
データもプログラムも装置内部ではビット列として扱われます。区別は見た目の0と1だけでなく、そのビット列を何として扱うかによります。
4．bitとbyte、単位の入口
bitは0か1の二つの状態を表す単位です。8bitが1byteです。8bitの並びは2の8乗、つまり256通りあります。これは最大値256を意味しません。符号なし整数で0から表すなら0〜255です。
通信速度のMbpsは通常、1秒当たり何百万bitかを表します。ファイル容量のMBはbyteの単位です。計算の前にbitかbyteかを確認します。接頭辞の扱いは問題文の指定を優先し、本講座の計算問題では10の累乗か2の累乗かを明記します。
5．解説付き例題
例題：4MBのファイルを8Mbpsで送ります。1MB＝10の6乗byte、1Mbps＝10の6乗bit/秒とし、通信の追加情報や待ち時間を無視します。何秒ですか。
まず4MB＝4×10の6乗byte。8倍して32×10の6乗bitです。時間＝量÷速度なので32÷8＝4秒です。4÷8＝0.5秒とする誤答は、byteとbitを混ぜています。速度が2倍なら時間は半分になります。
6．自力演習
問1：電源を切った後も写真を保存しておく装置の例を答えてください。
問2：ブラウザとOSの役割の違いを一文ずつ説明してください。
問3：6byteは何bitですか。
問4：4bitでは何通りの並びを表せますか。符号なし整数の最大値はいくつですか。
問5：価格200円、数量4個を掛ける処理では、何がデータで何が手順ですか。
問6：10MBを20Mbpsで送る時間は何秒ですか。接頭辞は10の累乗とし、追加情報は無視します。
7．解答とつまずきの確認
問1：SSDなどの不揮発性の補助記憶装置です。主記憶の容量が大きいことと、電源を切って保持できることは別です。
問2：ブラウザはWebの内容を利用するアプリケーション。OSは装置の資源管理やアプリケーションに共通の機能を提供するソフトウェアです。
問3：6×8＝48bit。byteからbitは8倍、逆は8で割ります。
問4：2の4乗＝16通り、最大値15。0も一つの値なので最大値は通り数より1小さくなります。
問5：200と4がデータ、二つを掛ける操作が手順です。データを変えても同じ手順を使えます。
問6：10×8÷20＝4秒。量をbitへそろえてから計算します。
8．復習チェック
CPU・主記憶・補助記憶の役割を分けて説明できますか。bitとbyteを混ぜずに計算できますか。通り数と最大値を区別できますか。
次の第03回では、ビット列を数として読む方法を学びます。CPUやOSの詳しい仕組みは第11回〜第15回で学び直します。
