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ハードウエア~概要

計算機のハードウエアをとても簡単に書くと、図のようになります。 どのような計算機でも、この図のような構成をしています。 厳密に言うと、細かな部分で、色々違いがありますが、この図にあてはまらない事はありません。 「バス」よりも下の部分を全部ひっくるめて、 外部装置制御ハードウエアなどと言ったりもします。

計算機のハードウエアアーキテクチャ

同じ計算機でも、 大型汎用機などは、 直接繋がっているキーボードやマウス、ディスプレイなどが無い方が普通です。 大規模な計算機は、多くの人数で共有して使う事が前提となっているので、 PC を端末として沢山接続して使います。 それらの端末は、外部装置制御ハードウエアを通して繋がる事になります。

このような、規模の大きな計算機は、 各構成部品を本体を止めずに(電源を落とさずに)、交換する事が出来るように工夫されています。 規模の大きな計算機は、故障して止まるという事が許されないからです。 元々各構成部品の予備の部品を搭載しておいて、故障を発見したタイミングで、 予備の部品に切り替える事も出来たりします。 また、CPU が一つではなく、複数搭載されていて、お互いが協調し合いながら動く事で、処理スピードを上げています。 こういう計算機をマルチ CPU と言ったりします。

豆ひきの為の水車小屋が一台しかないと、 それが壊れてしまったら、修理するまで仕事は出来ませんが、 元々二台在って、その前に水門を作っておいて、その水門の開け閉めで、 水を片方ずつにも、両方にも流せるように作っておいたらどうでしょう? 壊れたら、壊れていない水車小屋に水を流せば、仕事は続けられるし、 忙しくなってきたら、両方に水を流して、両方とも使う事が出来ますね。 そういう感じです。

ポイントとして押さえておいて欲しい事は、 CPU と、その他の構成部品は、 「バス」という共有回路で接続されているということと、 外部装置は、その装置との通信を制御する為の「コントローラ」という部品と、 一対一になっている、ということです。 各コントローラと、接続される機器の間が、 インターフェースです。

IBM PC/AT の世界でいえば、キーボードコントローラとキーボード、 マウスコントローラとマウスのインタフェースは、 PS/2 と言うものが主流で使われています。 最近は、 USB というインターフェースを使うものもあります。 二次記憶装置のインターフェースは、現在は IDE から発展したインターフェース、 ATAUltra ATA 33Ultra ATA 66Ultra ATA 100 といったものが主流で使われています。 また、あえて二次記憶装置のインターフェースに SCSI を選ぶ場合もあります。 SCSI にも、色々種類があります。