コンピュータの構成

コンピュータの構成・CPUとメモリワークシート

STEP 1 コンピュータの5大装置

コンピュータは5つの装置で成り立っている

パソコン・スマホ・ゲーム機など、どんなコンピュータも、
基本的に同じ5つの装置で構成されています。
このような物理的な装置のことをハードウェアといいます。

🧠

制御装置・演算装置
（CPU）

命令を読み取り処理を指示
（制御）、計算を行う（演算）。
コンピュータの「頭脳」。

例：Intel Core、Apple M4

📋

主記憶装置
（メインメモリ）

データを一時的に保存する装置。

例：RAM・ROM

⌨

入力装置

外部からコンピュータへ
データを入力する装置。

例：キーボード、マウス、
マイク、カメラ、タッチパネル

🖥

出力装置

コンピュータから外部へ
データを出力する装置。

例：ディスプレイ、プリンタ、スピーカー

💾

補助記憶装置
（ストレージ）

電源を切ってもデータが消えない大容量記憶装置。

例：HDD、SSD、
USBメモリ、DVD

コンピュータの構成図（データの流れ）

入力装置
キーボード等

→

CPU
制御・演算

⬆ ⬇

主記憶装置（メインメモリ）
一時的に保存

→

出力装置
ディスプレイ等

⬆ ⬇

補助記憶装置（ストレージ）
長期的に保存

インターフェイス

装置同士を接続する規格。USBやWi-Fi、Bluetoothなど

STEP 2 CPU（中央処理装置）の仕組み

CPU（中央処理装置）

コンピュータの「頭脳」にあたる部品で、
プログラムの命令を読み取り・解釈し・実行します。
CPUの中には 制御装置・演算装置 があります。
これらの装置が処理を行うとき、必要なデータを一時的に レジスタ に記憶します。

CPU の内部構造

制御装置

プログラムの命令を読み取り、各装置を制御

演算装置

四則演算や論理演算など、データを演算

レジスタ

（CPU内にある記憶領域）

CPUの処理サイクル

取り出し

主記憶（メモリ）からプログラムの命令を1つ取り出してCPUに読み込む

【命令データをレジスタに一時保存】

解釈（デコード）

取り出してレジスタ内にある命令が「どんな処理か」を解釈・解読する

実行

解読した内容に従って演算装置が実際に処理を行う

↻

繰り返し

これを猛烈な速さで繰り返すことで、複雑な処理をこなしている

クロック周波数（処理速度の指標）

CPUはクロック信号というリズムに合わせて処理を行います。
1秒間に何回このリズムを刻むかを クロック周波数（Hz） といい、
数値が大きいほど処理が速いです。
現代のCPUは GHz（ギガヘルツ） 単位が一般的です（1GHz = 10億回/秒）。

処理効率を上げる技術

①クロック周波数を上げる
②マルチコアCPU
　 コア数が多い → 複数の処理を同時にこなせる
　多くは「1コアあたり2スレッド」の処理ができる仕組みになっています。
　例）4コア/8スレッド = 4人がそれぞれ1人2役で合計8つの作業を同時進行するイメージ
　クロック周波数が同じでも、コア数が多い方が全体のパフォーマンスが高くなります。
③CPUのビット数　32 → 64

STEP 3 記憶装置の種類と仕組み

主記憶装置と補助記憶装置

コンピュータの記憶装置には大きく主記憶装置と補助記憶装置の2種類があります。

主記憶装置と補助記憶装置

項目	主記憶装置（メインメモリ）	補助記憶装置（ストレージ）
役割	実行中のプログラムやデータを一時的に保持	アプリやデータを長期保存
CPUとの関係	CPUから直接アクセスできる	直接アクセスできない（一度メインメモリに移す必要がある）
電源を切ったとき	電源を切るとすべて消える	電源を切ってもデータが残る
役割の例え	作業デスク（使用中の教科書やノート）	本棚・引き出し（普段はしまってある教科書やノート）
具体例	RAM、ROM	HDD、SSD、USBメモリ

HDDとSSDの違い

HDD：磁気ディスクを回転させて読み書き → 衝撃に弱い・消費電力大・大容量・安価
SSD：フラッシュメモリ（電気で記録）→ 衝撃に強い・消費電力小・軽量・高速・やや高価
現在のノートPCはほとんどSSDが搭載されています。

STEP 5 ソフトウェアの種類

ソフトウェア = コンピュータを動かすプログラム

コンピュータはハードウェア（物理的な部品）とソフトウェア（プログラム）で構成されています。
ソフトウェアには大きく基本ソフトウェア（OS）とアプリケーションソフトウェアの2種類があります。

種類	役割	具体例
基本ソフトウェア（OS/オペレーティングシステム）	ハードウェアを管理し、アプリケーションが動く土台を提供する。コンピュータ全体を制御する。	Windows、macOS、Linux、iOS、Androidなど
アプリケーションソフトウェア	特定の目的のためにユーザーが使うソフト。OSの上で動く。	Word、Excel、Chrome、LINE、ゲームなど

OSの主な機能

タスク管理

複数のアプリを同時に動かす（マルチタスク）ためのCPU使用の割り当てを管理する。

メモリ管理

各アプリが使う主記憶装置を割り当て・管理する。

データ管理

補助記憶装置上のファイルやフォルダを整理・管理する（ファイルシステム）。

デバイス管理

キーボード・ディスプレイ・プリンタなどの入出力装置を制御する（デバイスドライバ）。

API（アプリケーションプログラミングインターフェース）

OSやソフトウェアが外部のプログラムに対して提供する機能呼び出しの窓口です。
アプリ開発者はAPIを使うことで、OSの細かい仕組みを知らなくてもカメラ・GPS・決済機能などを使えます。
「機能を使うための決まった手順・窓口」と覚えておきましょう。

練習やってみよう！

【基本】5大装置・用語の確認

① コンピュータの「頭脳」にあたる装置をアルファベット3文字で答えよう

② キーボードやマウスは5大装置のうち何装置？

③ ディスプレイやプリンタは5大装置のうち何装置？

④ 中央処理装置の中で計算を行う装置を何という？

【応用】CPU・記憶装置の理解

⑤ CPUの処理サイクルの最初の処理を答えよう
（○○→○○→実行）

⑥ CPUの処理速度の指標で、1秒間に何回処理できるかを表す値を何という？

⑦ 電源を切るとデータが消える記憶装置は？

⑧ HDD・SSDなどの記憶装置を何という？

⑨ CPUからSSDに直接アクセスできる？

⑩ CPU内部にある超高速の一時記憶場所を何という？

【応用】ソフトウェア

⑪ Windows・macOS・iOSのような、コンピュータ全体を管理する基本ソフトをアルファベット2文字で何という？

⑫ OSやソフトウェアが外部プログラムに提供する機能呼び出しの窓口をアルファベット3文字で何という？

【発展】総合問題

⑬ CPUの処理効率を上げるにはクロック周波数を上げる？下げる？

⑭ CPUが複数の処理コアを持つことを何という？

⑬ プリンタは出力装置ですが、イメージスキャナは何装置？

⑭ 次の中で基本ソフトウェアはどれ？
Microsoft Word / Microsoft Windows / Safari / Python