研修資料: PC基礎（2）

2018年～2019年のITエンジニア未経験者向けの研修資料として作成検討した際の資料です。題材が少し古い箇所もあるかと思いますが、大筋はいまでもまだ使えるかと思いますので、PC自体に詳しくない方の入門用にお使いください。
なお、目標としては「半年ぐらいでITパスポート合格」を目指している内容なので、どちらかというと内部の仕組み寄りの話から入るスタイルになっています（取っかかりやすさは犠牲にしています）。
また、口頭での説明を添えることを想定したスライドですので、説明が足りていない箇所があるかとおもいますが、ご了承ください。

Transcript

1. 3. PC基礎2 パソコンの内部と基本構成 1
2. 目次 2 • CPU • メモリー • ストレージ装置（HDD、SSD等） • ネットワークアダプター • ディスプレイ装置の種類 • ディスプレイアダプター • キーボードとマウス • その他の周辺機器 • 外部インターフェース
3. 3 CPU
4. CPU 4 コンピューターの基本構成 • コンピューターは、制御、演算、記憶、入力、出力の機能を持ちます。 • 5つをまとめてコンピュータの五大装置といいます。 制御装置 演算装置 主記憶装置 （メモリー） 入力装置 出力装置 CPU 制御の流れ データの流れ
5. CPU 5 CPU（Central Processing Unit、中央処理装置） • CPUは、コンピューターを動作させるエンジンのようなものです。 • 現在利用されているパソコンには必ずCPUが搭載されています。 • 複雑な計算や演算を行うので、パソコンの動作速度・処理速度などに関わります。 CPUの性能が高いほどパソコンの処理速度は速くなります。 Intel Core i7-870 2.93GHz (8MB/ 2.5GT/s/ FCLGA1156) CPU
6. CPU 6 CPUの特徴：発熱 • 細い電線に電気を流すと熱が発生します。 • CPUの内部には大量の微小な電子部品が詰め込まれており、顕微鏡で見なけれ ばならない細さの電線が張り巡らされています。そのため熱で自分自身が壊れてし まいます(目玉焼きが焼けるくらいの熱は出ます）。 • そのため、壊れないように、熱を逃がす装置を取り付けて、CPUを冷やします。 • 冷やす装置が「ヒートシンク」と呼ばれる剣山のような金属部品と、「冷却ファン」と 呼ばれる小型扇風機です。
7. CPU 7 CPUの特徴：クロック信号による処理タイミングの同期 • CPUは、クロックと呼ばれる周期的な信号に合わせて動作しています。メトロノーム のリズムに合わせて楽器を演奏しているようなイメージです。 このクロック信号の速さの単位はHz（ヘルツ）です。 • クロック信号は電気の波としてコンピューター内部を伝わります。 この波が1秒間に揺れる回数をHz（ヘルツ）で表します。 1秒間に5回であれば5Hzです。 • CPUは このクロック信号に合わせて処理や作業を行います。クロック周波数が高い ほど 処理できる量や回数が多く、処理スピードが速くなります。
8. CPU 8 CPUの特徴：マルチコアによる性能向上 • コアはCPUの核の部分であり、制御部と演算部が1セットになっているものです。 • ひとつの CPU の中にコアが複数あるものを、総称してマルチコアCPUといいます。 • CPUの性能は、コアの数が多いほど高くなりますが、その分値段も高くなります。 デュアルコア（コア２つ） クアッドコア（コア４つ）
9. CPU 9 CPUの種類 • CPUは一般名詞で、実際には様々な製造元が様々なCPUを開発し、発売して います。 • 世の中に出回っているCPUで有名なものを少し紹介しておきます。
10. CPU 10 CPUの種類：Intel社製のCPU • Intel（インテル）社は、1970年代からCPUとして使われる半導体部品を製造、 販売しているアメリカの企業です。 • 1980年代からアメリカや日本で個人が買うパソコンで使われるCPUにIntelのもの が採用され、1990年代からは「Pentium（ペンティアム）」という製品名のCPU が人気になりました。 Intelの最新CPU「Core i9」、左が表、右が裏側
11. CPU 11 CPUの種類：AMD社製のCPU • AMD（エーエムディー：Advanced Microdevices）社は、1970年代からい Intel社製品と互換性のある（同じ仕様の）製品を作るメーカーとして製造開発 を行っていましたが、のちにIntelと争う立場の大企業になりました。 • Windowsが動くパソコンのCPUには、たいていIntelかAMDのCPUが入っています。 AMD社の最新プロセッサー「Ryzen（ライゼン）」
12. CPUの種類：ARMアーキテクチャのCPU • イギリスのARMホールディングス（アームホールディングス）が設計した設計情報に 基づいて、各社がCPUを作っています。 • ARMのCPUはあまり電気を使わない省電力なものが多く、ゲーム機やスマートフォ ンのCPUとしてあちこちで使われています。 CPU 12 ARM「Cortex M3」ベースのプロセッサー
13. 13 メモリー（主記憶装置）
14. メモリー 14 メモリーの位置づけ • メモリー（Memory）とは、CPUが使うプログラムやデータを置く作業場所のような 部品です。プログラムやデータを記憶させておいてCPUが使うため「主記憶装置」と 呼ばれます。 • 主記憶装置は、プログラムをハードディスクなどの「補助記憶装置」から取り出して、 「一時的に」記憶させられます。基本的に、記憶されるのは電力が供給されている 間のみ。電力が供給されていないと内容が失われてしまいます。 • メモリーは、補助記憶装置に比べて記憶の読込、 取出スピードが格段に速い反面、 価格やサイズの問題で、 補助記憶装置に比べて保存できる データの量は少なくなります。
15. メモリー 15 メモリーの仕組み • 現在主に利用されているメモリーの基本的な仕組みは「小さい電池の集まり」です。 • メモリーは、コンピューターが扱う「0」や「1」といった単純な情報を、以下のように電 気の溜まり具合によって記録します。 – 電気が溜まっていない …… 0 – 電気が溜まっている …… 1 ※詳しくは後半で説明しますが、コンピューターが扱う情報は、メールの文章もデジカメ の画像も、すべて0と1の羅列で表すことができます。メモリーはこうした情報を上記のよ うな電気の有無で記録したり、CPUの要求に応じて取り出したりする装置です。
16. メモリー 16 メモリーの種類 メモリーには用途や仕組みによっていくつかの種類があります。以下では昔から用いられ ている2種類の分類について説明します（現在は、厳密にはもっと複雑です）。 • RAM（Random Access Memory） – 情報の「書き込み」と「読み出し」ができるメモリーです。 – ここまでで説明した「主記憶装置」はほぼこのタイプです。 – 電力供給が止まると内容は消えます。 • ROM（Read Only Memory） – 情報の「読み出し」だけが可能なメモリーです。 – 電力供給が止まっても内容は消えません。
17. メモリー 17 RAMの種類 RAMと呼ばれるメモリーは、さらにその構造や仕組みによって2種類に分類できます。 • DRAM（Dynamic RAM） – コンデンサーと呼ばれる電気を蓄えられる部品をたくさん詰め込み、蓄えられた電気の有無で「0」と 「1」を表します。 – 時間が経過すると、コンデンサに蓄えられた電荷が放電され記憶が消滅してしまうため、一定間隔 （数ミリ秒程度）で再書き込み（リフレッシュ）が必要です。 – 構造が単純なために製造コストが低く、パソコンの主記憶装置に利用されています。 • SRAM（Static RAM） – SRAMは、「フリップフロップ」と呼ばれる電子回路で構成されています。回路に電流をグルグルと流 し続け、その電流がどう流れるかで「0」や「1」を表します。 – DRAMに比べて情報の読み書きが高速で、リフレッシュも不要ですが、電子回路なので大きくなる のが難点です。
18. 18 ストレージ装置（補助記憶装置）
19. ストレージ装置（HDD、SSD等） 19 補助記憶装置とは ここまでで説明した主記憶装置（メモリー）に対して、PCの電源をOFFにしても情報 を大量に保持し続けるハードディスクやBlu-rayディスク、DVDやCDなどを「補助記憶 装置」と呼びます。
20. ストレージ装置（HDD、SSD等） 20 HDD（Hard Disk Drive） • 1990年代からPCでも利用されるようになった、大量のデータやプログラムを比較的 高速に読み書きできる補助記憶装置です。たいていのパソコンに入っています。 • WindowsなどのOSを含め、あらゆるデータやプログラムが保存されています。 • PCだけでなく、カーナビやDVD/BDレコーダー、ゲーム機などでも用いられています。 • 中身は、磁性体（磁力を帯びる性質）を表面に塗った円盤（ディスク）です。 円盤を高速回転させながら、磁気を読み書きできる装置で表面の磁気を読み 取ったり、書き換えたりします。 • 高速回転する円盤に、触れるか触れないかの 距離で磁気を読む装置が表面付近を動くため、 振動、衝撃に弱いのも特徴です。
21. ストレージ装置（HDD、SSD等） 21 SSD（Solid State Drive） • 電力がなくても消えないメモリーフラッシュメモリーを使った補助記憶装置です。 • HDDよりコンパクトで、消費電力が低く、衝撃にも強いうえ、読み書き速度も速い のが魅力です …… が、HDDより価格が高いのが難点です。 • 高性能なノートパソコンや、スピードを重視する個人用PC（ゲーム用PCなど）を 中心にHDDの代わりとして普及してきています。
22. ストレージ装置（HDD、SSD等） 22 光ディスク（CD、DVD、BDやMOなど） • 光を反射する素材に凹凸などを付け、レーザー光を当てた時の反射具合で「0」や 「1」を読み取るタイプの補助記憶装置です。 • 具体的には、CD（Compact Disk）や最近ではBlu-rayディスクなどがあります。 • 凹凸のサイズや読み取りレーザー光の太さなどで、1枚のディスクに記録できる情報 の量が変わります。
23. ストレージ装置（HDD、SSD等） 23 磁気テープ製品群 • 最近はあまり普段の生活や仕事では見かけませんが、磁気を帯びたフィルムを巻い た「磁気テープ」に情報を記憶することもあります。 • 安定して大量の情報を保存できることから、情報システムのデータバックアップなどの 用途で利用されます。 LTO磁気テープ（6テラバイト）パッケージ Oracle Storage Tek LTOテープドライブ
24. ストレージ装置（HDD、SSD等） 24 フラッシュメモリー • 電力供給などがなくても、一度記録すると数年～十数年は情報を保持し続け、読 み書きも自由に行えるメモリーを使った補助記憶装置です。 • 前述の「SSD」の中身はこれで、SSDはさらに高速で読み書きしてハードディスクの 代わりに用いられるようにするための機能を盛り込んでいます。 • 普段の生活や仕事では、スマートフォンやデジカメで使うSDカードや、USB端子に 挿して使うUSBフラッシュメモリーなどがあります。
25. 25 ネットワークアダプター
26. ネットワークアダプター 26 ネットワークアダプターとは • PCを、会社のコンピューター同士を接続して作られたネットワーク（LAN：Local Area Networkと呼びます）に接続したり、インターネットに接続したりする際に使 うケーブルをつなぐための部品です。 • 近年はケーブルを使わず無線で接続できるようにもなっており、その場合は電波を 送受信できる部品を使います。 • 特にこの部品を自分で買ってきたりする必要は ほとんどありませんが、PCの中にはそういう部品が 入っていることは覚えておいてください。 パソコンの背面に取り付けるタイプのネットワークアダプター
27. 27 ディスプレイ装置の種類
28. ディスプレイ装置の種類 28 液晶ディスプレイ（LCD：Liquid Crystal Display） • 電気を流すと光を通さなくなったり、通したりする「液晶」と呼ばれる物質を入れた フィルムを手前にして、裏側から蛍光灯やLEDで照らすことで映像や文字を映し出 すディスプレイです。
29. ディスプレイ装置の種類 29 液晶ディスプレイの特徴 • 最大の特徴は「薄っぺらく作ることができる」点です。 • かつてのディスプレイは後述のCRTなどが中心で、奥行きがかなりありました。しかし、 液晶ディスプレイは数センチから、現在はスマートフォンなどに使われるような数ミリの ものまで登場していて、様々な場所に応用されています。 • 次の特徴は「消費電力の少なさ」です。 昔のディスプレイにくらべて圧倒的に 省電力で、環境にやさしいという メリットがあります。
30. ディスプレイ装置の種類 30 有機ELディスプレイ（有機エレクトロルミネッセンス ディスプレイ） • 電気を流すと光を出す有機材料を大量に並べてパネルにしたものです。 • 液晶ディスプレイが「液晶を裏側から照らす」という方式なのに対して、有機ELはそ れ自体が光を出すため、構造が根本的に異なります。また、液晶よりも薄くできると いうメリットもあります。 有機ELを使ったSAMSUMGのスマートフォン。曲面に加工しやすいのも有機ELの特徴
31. ディスプレイ装置の種類 31 有機ELディスプレイの特徴 • それ自体が発光するので、薄いフィルム状に加工することもできます。したがって、曲 面に貼りつけたり、様々な応用が考えられています。 • 寿命や値段についてはまだまだ改善の余地があるようです。 • 自ら光を出すことから、斜め方向から見ても見え方に違いが少ないという点もメリッ トです（液晶ディスプレイは正面以外から 見た場合に見えづらくなる特徴があります）。 SONY製の有機EL大型テレビ
32. ディスプレイ装置の種類 32 プロジェクター • 液晶ディスプレイの裏側から強い光を照射し、離れた場所のスクリーンに映画のよう に映像を映すタイプのディスプレイです。 • 持ち運びができたり、壁などをスクリーンに使えることから会議での資料表示などに 使うことも多々あります。 右下にあるのがプロジェクター
33. ディスプレイ装置の種類 33 CRT（Cathode Ray Tube：ブラウン管ディスプレイ） • 液晶が登場するまで、普通に家庭でも使われていた「ブラウン管テレビ」と同じ仕組 みのディスプレイです。 • 消費電力は大きく、重たく、かさばることから徐々に消えていきました。 • しかし、独特の高画質が得られるなどの理由で好む人もいます。
34. 34 ディスプレイアダプター （通称：グラフィックカード、ビデオカード）
35. ディスプレイアダプター 35 ディスプレイアダプターとは？ • ここまでで説明したディスプレイとPCを接続する部分にある装置です。 • 通常はパソコン購入時に最初から付いていますが、3D画像の表示に関する性能 などを高めるため、高性能なディスプレイアダプターを別途購入する人などもいます。 （3Dのゲームを楽しむ人など） nVidia社 GeForce GTX 1080チップを搭載した高性能ディスプレイアダプター（¥83,800 ＠ドスパラ）
36. ディスプレイアダプター 36 ディスプレイアダプターの動作 • PCの心臓部であるCPUから「この文字や映像をディスプレイに表示してほしい」とい う依頼を受けると、ディスプレイアダプターが持っている映像描画用メモリーに、受け 取った情報を記録。ディスプレイアダプターに接続されたHDMIケーブルなどを通して、 ディスプレイに「最終的に二次元の画面に映した時の絵」の情報を送ります。 • ディスプレイアダプターには画像処理専用のプロセッサー（CPUのようなもの）が搭 載されていて、三次元の映像などもCPUからざっくりした要望を渡すと、実際にどの ように見えるかの計算を全部行ってディスプレイに表示してくれたりします。 （高いディスプレイアダプターはこの機能の性能が高く、ゲームなどできれいな映像 を高速に描画できるようになります）
37. 37 キーボードとマウス
38. キーボードとマウス 38 キーボード • タイプライターから発展してきた入力装置です。元々は英語圏のものなのでアルファ ベットが刻印されたキーが並んでいます。日本人用には、カナ入力などに使えるよう 「かな」が記載されたものが多く出回っています。 • 「押せば、文字が画面に出る」という基本的な動きはどの製品も同じですが、以下 のような点で様々な違いのあるキーボードが発売されています。 – キーの押し心地（カチカチする、音が静か、柔らかい、硬い、など） – キーの配置 – 便利なキーの有無 PFU Happy Hacking Keyboard
39. キーボードとマウス 39 マウス • 画面上に表示されるマウスカーソルというマークを動かして、場所を指し示す入力装 置です。 • 昔はPCとケーブルで接続された有線タイプが主流ですが、最近は無線で接続され るものが増えています。 • サイズや形状など様々な種類が発売されています。
40. キーボードとマウス 40 タッチパネル • 透明なパネルに指などによる圧力や静電気の状態を検出する透明なパネルを張り 付け、マウスカーソルをマウスで指定する代わりに指などで場所を指し示すタイプの 入力装置です。 • 昔から銀行のATMなどでは利用されて いましたが、近年、小型化、薄型化が進み、 タブレット型PCやスマートフォンなどで 広く利用されるようになりました。
41. キーボードとマウス 41 音声入力 • マイクに入力された音声をコンピューターが解析し、命令として認識、動作を行うと いう方式です。 • 入力装置としては「マイク」ですが、実際コンピューターの入力に用いる場合は専用 のソフトウェアや音声解析装置とセットで用いられます。 • 有名なところでは以下のようなものがあります。 – Apple 「Siri（シリ）」 – Microsoft 「Cortana（コルタナ）」 – Google 「Google Home」 – Amazon 「Alexa（アレクサ）」 – LINE 「Clova（クローヴァ）」 Google Home
42. 42 その他の周辺機器
43. その他の周辺機器 43 周辺機器とは？ • PCに接続される「PC以外の装置」を「周辺機器」と呼びます。 • すでにPCに接続されていたり、内蔵されている周辺機器や装置は、 Windowsのコントロールパネルから 表示できる「デバイスマネージャー」で確認できます。 （※デバイス＝装置）
44. その他の周辺機器 44 周辺機器の例：プリンター • プリンター（Printer）は、文字データや画像などを紙に印刷する周辺機器です。 • 家庭用であればパソコン1台にプリンター1台をつなぐということが多いですが、仕事 で使うプリンターは社員みんなで使うことが多いため、プリンターがネットワークに接続 され、どこからでも印刷できるようになっていたりします。 コピーやFAX機能も持つ「複合機」タイプのプリンター 卓上型の小型プリンター
45. その他の周辺機器 45 スキャナー • 紙などに描かれた文字や絵を、画像データや文書データとしてコンピューターに取り 込む装置です。 • 最近、紙の本などをバラバラにして 電子化する人が増えていますが、 そういう作業でも使う装置です。 富士通 ScanSnap ix500
46. その他の周辺機器 46 外付けハードディスク、外付けSSD • コンピューターに内蔵するのではなく、USBケーブルなどで接続するタイプのHDDで す。様々なサイズのものが発売されています。 • ハードディスクやSSDなどがあります。 • スマートフォンの充電でご存知のように、USBケーブルにはデータだけではなく電力も 流すことができるため、外付けタイプのHDDには 電源ケーブル無しで利用できるものも あります。
47. その他の周辺機器 47 カメラやマイク • 映像や音声をコンピューターに取り込むための装置です。仕事で使うことはあまりな いかもしれませんが、最近はカメラやマイクで取り込んだ映像、音声を、そのままイン ターネットで別の場所に中継するといった用途で使われることも増えてきました。
48. その他の周辺機器 48 SDカード、デジタルカメラやスマートフォンなど（ストレージとして） • デジタルカメラやスマートフォンも、USBケーブルでPCに接続し、前述の外付けハー ドディスクのように扱える場合があります。 • SDカードなども、専用の装置を通してPCに接続し、あたかもハードディスクであるか のように扱うことができます。
49. 49 外部インターフェース
50. 外部インターフェース 50 外部インターフェース、インターフェースとは？ • ここまでの説明で、PCに接続して利用できる周辺機器などを紹介しました。 • こうした装置などを互いに接続して情報などのやり取りを行う際の「接点」を「イン ターフェース（Interface）」と呼びます。 • 以下では、現在よく使われている「インターフェース」の例として、何種類かのコネク ターやケーブルなどについて紹介します。
51. 外部インターフェース 51 USB（Universal Serial Bus）（1） • パソコンなどに周辺機器を接続することを主な目的としたデータ転送とコネクターの 規格です。 • コネクターの形状は、Type-A、Type-B、MiniUSB、MicroUSB、Type-C など があります。 • 接続された機器との通信方式は、「USB 1.0」「USB 2.0」「USB 3.0」「USB 3.1」の4種類の規格が存在します。最新のものになるほど「転送速度」と「給電能 力」が向上します。
52. 外部インターフェース 52 USB（Universal Serial Bus）（2） • USB Type-A – 主にPCや電源アダプター側の出力端子に利用されることの多い端子です。 • USB Type-B – 周辺機器の入力端子側に利用されることの多い端子です。 – プリンターやオーディオ機器など、大型周辺機器の接続に用いられます。 • Mini USB（Type-B） – 「USB Type-B」を小型にした端子です。 – Type-Bと比べて薄く、小型のデジタルカメラ、ポータブルHDDに搭載されるのが一般的です。 • Micro USB（Type-B） – 現在「Type-B」の端子の中で最も使われている接続端子です。 – Androidの接続や最新のデジタルカメラ、モバイルWi-Fiルーターなど、 モバイル向けの製品に用いられます。
53. 外部インターフェース 53 USB（Universal Serial Bus）（3） • USB Type-C – 「USB Type-C」は、新しいUSB規格です。 – 以前のUSB端子は入力が「Type-A」出力が「Type-B」と分けられるのが一般的でしたが、入力 と出力どちらにも使うことが可能です – 上下どちらの向きでも接続できます。 – データ転送速度も速く、給電能力も高い。 – USB3.1という規格で形やデータ通信の ルールが定められています。
54. 外部インターフェース 54 Lightning（ライトニング） • Lightningは、Apple社の独自コンピュータ接続方式、および電源コネクタです。 iPhone5以降で利用されています。 • これまでのiPhoneなどに用いられてきた、30ピンの「Dockコネクタ」の後継規格で す。通信がフルデジタル化され、ピン数が8ピンとなったことで、頑丈になりました。 • USBと比べて、Lightningの特徴は「裏表を気にせず使えるリバーシブル仕様」と いったユーザビリティを高めてくれる利便性にあります。 • PCやアダプタ接続側はUSB 2.0規格のコネクターになっています。 Dockコネクタ30ピンケーブル
55. 外部インターフェース 55 HDMI（High-Definition Multimedia Interface） • 主に、デジタル家電やAV機器を接続するためのコネクターの規格です。 • 映像と音声の両方を劣化させずに転送できます。 • 旧来の主流であったAV用インターフェイスと比較しケーブルの数が減り、配線がスッ キリわかりやすくなっています。 RCAピンケーブル HDMIケーブル HDMI端子（差込口）