インフラエンジニア入門!パソコンの中ってどんなものがあるの?

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エンジニアのみなさん、お疲れ様です。kouです。
今回は、前回の内容を少し僕が知っている範囲で深堀りしていこうと思います。

前回は、とりあえず僕が最初に勉強などで使用した本をずらずらと書き並べてしまいましたので、今回は少しでも良い説明となるように頑張ります!(笑)
では、よろしくお願いします。

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〇パソコンを構成するパーツについて

早速、パソコンの中ってどんなもので作られているのか、を書いていきます。

  • CPU

まずは、CPUについてです。みなさんはCPUを見たことありますか?見たことないからどうとかいうわけではないです(笑)
でも単に会社で支給されたノートPCやデスクトップPCしか使っていないと見る機会もないですよね。だからCPUって言われてもイメージ湧かないですよね!人間で言うところの脳の役割だとか言いますが、脳のことよくわからないし・・・

画像は、ウィキペディアをどうぞ。リンクの画像はだいぶん古いCPUの世代ですが、現在もこんな形です。あ、、リンクのCPUはデスクトップ用です。ノートPCなどはもっとコンパクトな形しています。

このCPUがマザーボードというPCの中に入っている基板に載っていて、いろんな場所(メモリとかハードディスクとか)に指令を出します。脳と言われるだけあって、複雑な計算もやります。身近なところだと、ファイルをコピーしたり開いたするときもCPUが計算しています。

CPUはクロックという1周期の信号ごとに処理を行なうようです。売られているパソコンの値札などの情報をよく見ると、CPU xx Hzとか書かれていると思います。それはつまり、1秒間にxx回処理することができますよーってことです。

あと、xxコア・xxスレッドって書いてあったりもします。コアっていうのはCPUの中に計算などの仕事をする人が何人いるかっていうイメージです。スレッドは、その人が並列(同時)にいくつ仕事ができるかってことです。(↓のようなイメージ)

  • メモリ

続いてメモリ(Memory)です。まずは、画像はこんなものです。↓

CPUが計算するために必要なデータを記憶するためのデバイスです。CPUが本当にさまざまな複雑な計算をするので、計算に使用するデータも多くなってきます。そこでそのデータを記憶しておいて、必要な時に取り出すための記憶領域を用意しようということです。

例えば、記憶媒体(USBメモリやハードディスクなど)から大きなファイルをコピーしようとするとき、コピーに数秒かかったとします。コピー先を完全に削除してもう一度記憶媒体から同じファイルを同じ場所にコピーすると、一瞬で終了してしまいます。

これは、メモリのキャッシュ機能により、コピーしたという情報を記憶していて、同じ作業を繰り返すときに、わざわざ記憶媒体(以下、ストレージ)にアクセスしてコピーしなくてもよいのです。つまり、ハードディスクなどののストレージにアクセスするのは、コンピュータからすると、大変時間のかかる(距離が遠い)のです。

ただし!メモリの容量を超えるファイルサイズなどは、そもそもメモリが記憶できない量なので、そういったときは毎回ハードディスクにアクセスすることになります。

また、メモリは、揮発性といって、電源が切れると記憶していたものが消去されます。だからPCを再起動すると、メモリの中の情報は残っていません。

  • HDD(ハードディスク)

ハードディスク(HDD)です。画像はこんなものです。↓

他にもSSD(Solid State Drive)とか、サーバ用のHDDも存在します。メモリのところでも説明しましたが、CPUとのデータのやり取りの速度がメモリに比べると、遅いです。しかし、記憶できる容量が非常に大きいですし、不揮発性なので、電源が切れてもデータを保持することができます。

HDDの場合、中に磁気ディスクが入っていて、そこにデータが書き込まれます。イメージとしては、CDやレコードですね。だからデータを取り出す際は、磁気ディスクをデータがあるところをレコードの針のようなところまで回して読み取ります。

データって、セクタって呼ばれる単位で格納されているので、セクタよりも大きいファイルなどのデータは、複数のセクタにまたがってデータが保存されています。そのとき、必ずしも連続したセクタに格納されるかはわからないので、そのデータを取り出すときに磁気ディスクをいっぱい回してセクタ単位で拾い上げないといけないので、かなり時間がかかります(コンピュータからすると)。

おまけに、消耗品ですし、CDなどでもわかるように衝撃などが与えられて少しの傷などが入ると、データが壊れてしまいます。少しゆれるくらいなら、まあ、だいたい大丈夫です。運みたいなものですが(笑)

傷が入らなくても、ずーっと使い続けているとわずかな部品などのずれなどが生じて壊れることもあります。だからHDDのメーカの保証も5年くらいだったと思います。5年って、長いと感じる方もいるかもしれませんが、ビジネスなどでいろんな人に使いまわしていると5年ってあっという間です。。普通に10年近く前のPCを職場で渡されることもあります。

すみません、愚痴みたいになってしまいました(笑)

  • マザーボード

大事なものを忘れていました。。(笑)これまで挙げてきたものを載せるためのものが、このマザーボードです。

他にもたーくさんのもの、デバイスがマザーボードに搭載されていて、PCとして起動することができます。そのほかのたーくさんのものは割愛させてください!僕があまりしらない領域までなりそうなので(笑)でもまずは、基本的にこれらの事を知っておけば最初は良いのかな?と思います。

といった具合で、今回は以上とします。次回もPCに関しての紹介で、少しソフトウェアよりになっていきます。カーネルとかBIOS(バイオス)の概要について僕なりに紹介するつもりです!

では、ここまで読んでくださったみなさん、ありがとうございます!次回もぜひ読んでみてください!

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