計算機けいさんきシステムの基本きほん

date2026-03-27description計算機システムを、CPU・メモリ・入出力の役割分担として説明し、プログラムが実行される土台を整理します。prerequisitesプログラミング基礎の入口 / 論理と真理値表の基本type講義statusactive

informationsystemsundergraduatelecture

導入どうにゅう

この講義こうぎで最重要さいじゅうようなのは、プログラムは抽象的ちゅうしょうてきな命令列めいれいれつとしてだけ存在そんざいするのではなく、CPU、メモリ、入出力にゅうしゅつりょくという役割やくわりの違ちがう部分ぶぶんの協調きょうちょうによって実行じっこうされるということです。

情報工学じょうほうこうがくではアルゴリズムやデータ構造こうぞうを学まなびますが、それだけでは「なぜ速はやさが違ちがうのか」「なぜメモリを意識いしきするのか」が曖昧あいまいなままになります。計算機けいさんきシステムの基本きほんを知しると、実装じっそうの背後はいごにある制約せいやくが見みえてきます。

CPUCentral Processing Unit とは、命令めいれいを読よみ、計算けいさんと制御せいぎょを行おこなう部分ぶぶんです。

メモリMemory とは、命令めいれいやデータを保持ほじする場所ばしょです。

入出力にゅうしゅつりょくInput and output とは、外部がいぶの装置そうちとデータをやり取とりする仕組しくみです。

まず「プログラムが走はしる」とは何なにが起おきているかを、CPU・メモリ・入出力にゅうしゅつりょくの役割分担やくわりぶんたんで整理せいりします。そのあと、なぜ計算量けいさんりょうやメモリ使用量しようりょうを意識いしきする必要ひつようがあるかを結むすびつけます。

CPU は「考かんがえる人ひと」、メモリは「机つくえの上うえに広ひろげた資料しりょう」、入出力にゅうしゅつりょくは「外部がいぶとの窓口まどぐち」と見みるとわかりやすいです。机つくえが狭せまければ作業さぎょうしづらく、窓口まどぐちが遅おそければ全体ぜんたいも遅おそくなります。

CPU は命令めいれいを順番じゅんばんに取とり出だし、解釈かいしゃくして実行じっこうします。

メモリには命令めいれいやデータが置おかれます。変数へんすうを使つかうとは、メモリのある場所ばしょに値あたいを保存ほぞんし、また読よみ出だすことです。

画面がめん、キーボード、ディスク、ネットワークなどとのやり取とりは入出力にゅうしゅつりょくです。計算けいさんそのものより遅おそいことが多おおいので、性能せいのうを考かんがえるときの重要じゅうような要素ようそになります。

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")] CPUは実行 メ モ リ は 保 持, 入 出 力 は 外 部 と の や り 取 り [PARSE ERROR: Undefined("RBrace")]

計算機けいさんきシステムは、CPU・メモリ・入出力にゅうしゅつりょくの役割分担やくわりぶんたんとして見みると、プログラム実行じっこうの土台どだいがわかりやすくなります。