Chapter 23
科目A-1｜コンピュータ構成要素の用語を順に解説します。
CPUとは CPUとは、「Central Processing Unit」の略で、日本語では「中央処理装置（ちゅうおうしょりそうち）」や「プロセッサ」と呼ばれます。コンピュータの頭脳にあたる最も重要な部品であり、システム全体をコントロールし、様々なソフトウェアから送られてくる計算命令を解釈して実行する役割を持っています。キーボードやマウスからの入力情報を受け取って計算を行い、その結果を画面に表示したりハードディスクに保存したりする命令を出すなど、すべての処理の中核を担っています。CPUの性能が高いほど、複雑な計算や
クロック周波数とは クロック周波数（クロックしゅうはすう）とは、CPUなどの電子部品が処理を行う際のテンポ（同期信号）の速さを示す数値のことです。コンピュータ内部の各部品は、「クロック」と呼ばれるメトロノームのような規則正しいテンポに合わせて一斉に動作します。このテンポが1秒間に何回繰り返されるかを表したものがクロック周波数で、単位には「Hz（ヘルツ）」や「GHz（ギガヘルツ）」が使われます。一般的に、他の条件が同じであれば、クロック周波数の数値が大きいほど、1秒間により多くの計算命令を実行できるため、動作が高速な
MIPSとは MIPS（ミップス）とは、「Million Instructions Per Second」の頭文字をとった言葉で、コンピュータの処理能力（特にCPUの計算速度）を評価するための指標の一つです。「1秒間に何百万回の命令を実行できるか」を表します。例えば、1MIPSのコンピュータは1秒間に100万回の命令を処理でき、100MIPSであれば1秒間に1億回（100×100万回）の命令を処理できます。コンピュータ同士の単純な処理速度の比較に用いられますが、コンピュータによって1つの命令で実行できる処理の重さが
パイプラインとは パイプラインとは、CPUが命令を実行する際の処理速度を向上させるための仕組み（高速化技術）の一つです。CPUが1つの命令を処理するプロセスは、通常「命令の読み込み」「命令の解釈」「実行」「結果の書き込み」といったいくつかの段階（ステージ）に分かれています。パイプライン処理では、前の命令が最初のステージ（読み込み）を通過して次のステージ（解釈）に進んだら、すぐに次の命令のステージ（読み込み）を開始します。このように、複数の命令を並行して少しずつずらしながら同時に処理を進めることで、CPU全体の処理効
マルチコアとは マルチコア（マルチコアプロセッサ）とは、1つのCPUパッケージ（集積回路）の中に、コンピュータの頭脳である「コア（演算回路の中心部）」を複数搭載している仕組みのことです。コアが2つのものを「デュアルコア」、4つのものを「クアッドコア」、8つのものを「オクタコア」と呼びます。かつては1つのCPUに1つのコアしかありませんでしたが、計算速度をさらに上げるために複数のコアを並べる技術が開発されました。複数のコアが処理を分担して並行して行うことができるため、複数のアプリを同時に起動して作業する際にもパソコン
GPUとは GPUとは、「Graphics Processing Unit」の略で、3Dグラフィックスなどの「画像や映像の処理」に特化した専用のプロセッサ（演算装置）のことです。CPUが様々な種類の計算を順番に行う「万能型の頭脳」であるのに対し、GPUは単純で大量の計算（特に画像を描くための膨大な座標や色の計算）を、何千ものコアを使って同時に超並列処理することを得意としています。近年では画像処理だけでなく、大量のデータを一度に処理する必要がある「AI（人工知能）の学習や推論」や、「暗号資産のマイニング」「科学技術計
割込みとは 割込み（インタラプト）とは、コンピュータのプロセッサ（CPU）が現在実行している処理を一時的に中断し、より優先度の高い別の処理を優先して実行させる仕組みのことです。コンピュータが様々な外部機器からの要求に素早く反応したり、重大なエラーが発生したときに即座に対処したりするために不可欠な機能です。割込みには、タイマーの満了やキーボード入力といったコンピュータ外部の要因で発生する「外部割込み」と、ゼロ除算（ゼロで割る計算）や存在しないメモリへのアクセスなど、実行中のプログラムが原因で発生する「内部割込み」の2
レジスタとは レジスタとは、コンピュータの頭脳であるCPU（中央処理装置）の内部に設けられた、ごく少量のデータを一時的に保管するための超高速な記憶領域のことです。CPUはデータを処理する際、データを主記憶装置（メインメモリ）から読み込みますが、メインメモリとのデータのやり取りには時間がかかります。そこで、現在計算している最中のデータや、次に実行する命令のアドレスなどをCPUのすぐ近くにあるレジスタに置いておくことで、極めて高速に計算処理を行うことができます。レジスタにはいくつかの種類があり、次に実行する命令の場所を
主記憶装置とは 主記憶装置（メインメモリ、または単にメモリ）とは、コンピュータが現在実行しているプログラムや処理中のデータを一時的に記憶しておくための装置です。CPU（中央処理装置）は主記憶装置と直接データをやり取りしながら命令を実行します。データを読み書きする速度が非常に速いという特徴がありますが、コンピュータの電源を切ると記憶していたデータがすべて消えてしまう「揮発性（きはつせい）」という性質を持っています。そのため、長期間保存したいデータやファイルは、電源を切っても消えないハードディスクやSSDなどの補助記憶
キャッシュメモリとは キャッシュメモリとは、CPU（中央処理装置）と主記憶装置（メインメモリ）の間に配置される、小容量ながらも非常に高速なメモリのことです。CPUの処理速度は極めて速いのに対し、メインメモリの読み書き速度はCPUと比べると遅ため、CPUがメインメモリからデータを読み込むのを待つ「待ち時間」が発生してしまいます。この速度の格差を埋めるために、CPUが頻繁に利用するデータや命令を一時的にキャッシュメモリにコピーしておきます。CPUが次に必要なデータをキャッシュメモリから見つけられれば、メインメモリにアク
ヒット率とは ヒット率とは、CPUが必要とするデータが、目的の高速なメモリ（主にキャッシュメモリ）の中に存在していた確率のことです。ヒット率が高ければ高いほど、低速なメインメモリ（主記憶装置）にデータを読みに行く回数が減るため、システム全体の処理速度が向上します。逆に、必要なデータがキャッシュメモリに見つからない確率を「ミス率」と呼び、ヒット率とミス率を足すと1（つまり100%）になります。このヒット率を用いて、キャッシュメモリとメインメモリの両方にアクセスする時間を考慮した平均的なアクセス時間を「実効アクセス時間
DRAMとは DRAM（Dynamic Random Access Memory）とは、コンピュータの主記憶装置（メインメモリ）として広く使われている半導体メモリの一種です。データを記憶するために「コンデンサ」という非常に小さな電気を蓄える部品を利用しています。コンデンサに電気がたまっている状態を「1」、空の状態を「0」としてデータを識別しますが、コンデンサに蓄えられた電気は時間が経つと自然に放電して失われてしまいます。そのため、データが消えてしまわないように、一定時間ごとにデータを読み直して電気を充電し直す「リフ
SRAMとは SRAM（Static Random Access Memory）とは、キャッシュメモリなどに使用される高速な半導体メモリの一種です。「フリップフロップ」と呼ばれる電気的なスイッチ回路を用いてデータを記憶します。DRAMのようにコンデンサを使っていないため、電気が自然に漏れることがなく、電源が供給されている限りはリフレッシュ動作（再充電）を行わなくてもデータを保持し続けることができます。これにより、リフレッシュのための待ち時間が発生せず、DRAMと比べて極めて高速にデータを読み書きできるのが大きな特徴
ROMとは ROM（Read Only Memory）とは、原則としてデータの「読み出し専用」の半導体メモリのことです。コンピュータの主記憶装置（RAM）とは異なり、電源を切ってもデータが消えない「不揮発性（きはつせい）」という特徴を持っています。そのため、コンピュータを起動するための基本的なプログラム（BIOSやファームウェア）など、消えては困る重要なデータを保存するために利用されます。元々は製造時にデータが書き込まれ変更できないものでしたが、現在では電気的にデータの消去や書き換えが可能な「フラッシュメモリ」など
SSDとは SSD（Solid State Drive）とは、半導体素子である「フラッシュメモリ」を用いてデータを記録する補助記憶装置のことです。従来のハードディスク（HDD）のように磁気ディスクを回転させたり、磁気ヘッドを移動させたりする物理的な駆動部分が一切ありません。そのため、データの読み書き速度が極めて高速で、動作音が静かであり、衝撃に強く、消費電力が少ないという多くのメリットがあります。パソコンのOS（基本ソフト）の起動や、アプリの読み込み速度を劇的に向上させるため、現在の多くのパソコンやスマートフォンで
インタフェースとは インタフェース（Interface）とは、異なる2つの性質のものを「つなぐ境界線」や「接続部分」を指す言葉です。ITの世界では、主に3つの接続において使われます。1つ目は、パソコンとマウスやモニターなどの周辺機器を接続するための「ハードウェアインタフェース（USBやHDMIなど）」。2つ目は、異なるソフトウェアやシステム同士がデータをやり取りするための「ソフトウェアインタフェース（APIなど）」。3つ目は、人間とコンピュータがやり取りを行うための「ユーザインタフェース（画面やボタン、操作方法など
Bluetoothとは Bluetooth（ブルートゥース）とは、デジタル機器同士が数メートルから数十メートル程度の短い距離でデータをやり取りするための、近距離無線通信の国際標準規格です。2.4GHz（ギガヘルツ）帯の電波を利用し、ケーブルで繋ぐことなく機器同士をワイヤレスで接続できます。通信速度はそれほど速くありませんが、消費電力が非常に少ないため、乾電池や小さなバッテリーで駆動する周辺機器の接続に最適です。壁などの障害物があっても電波が届きやすいため、カバンやポケットの中にスマートフォンを入れた状態でも、ワイヤ
NFCとは NFC（Near Field Communication）とは、至近距離（およそ10cm以内）で機器同士が通信を行うための近距離無線通信技術の規格です。デバイス同士を「かざす」だけで、非常に素早く安全にデータをやり取りできるのが大きな特徴です。ICカードやスマートフォンなどに埋め込まれたNFCチップと、読み取り機（リーダー）との間で双方向に通信を行います。通信速度は比較的遅いですが、接続のための複雑な設定やパスワードの入力などが不要で、一瞬で通信を確立できるため、電子決済や認証などの用途に幅広く活用され
IoTデバイスとは IoT（Internet of Things：モノのインターネット）デバイスとは、インターネットに接続する機能を持った日常の様々な「モノ（機械や道具）」のことです。従来のパソコンやスマートフォンだけでなく、家電製品、自動車、工場の機械、農業用センサーなどがインターネットに繋がり、相互にデータをやり取りします。IoTデバイスは、周囲の状況を検知する「センサー」によって温度や位置情報などを取得し、そのデータをインターネット経由でサーバーに送信します。さらに、サーバーからの指示を受け取って、モノを動か
公式資料へのリンクと確認日を各記事に掲載しています。