コンピューターのハードウェア

パーソナルコンピューター

パーソナルコンピューターの基本的なハードウェアコンポーネントで、モニター、マザーボード、CPU、RAM。

カスタムメイドのコンピュータの内部。 下部の電源には専用の冷却ファンが付いている

パーソナルコンピューターは、その多機能性と比較的安価なことから、最も一般的なコンピューターの種類の一つです。 デスクトップ型のパーソナルコンピュータには、モニター、キーボード、マウス、そしてコンピュータケースがあります。 コンピュータケースには、マザーボード、データ保存用の固定または取り外し可能なディスクドライブ、電源、モデムやネットワークインターフェースなどの周辺機器が収納されている。 デスクトップコンピューターの中には、モニターやキーボードをプロセッサーや電源と同じケースに収めたモデルもある。

ノートパソコンの場合は、プロセッサーや電源の他に、モニターやキーボードなどの周辺機器が一体化されているものもありますが、これらを分離することで、ユーザーが使いやすいように配置することができます。

ノートパソコンは携帯性を重視して設計されていますが、操作性はデスクトップパソコンと同様です。 低消費電力の部品や小型の部品を使用している場合もあり、同価格帯のデスクトップパソコンよりも性能は劣ります。 ノートパソコンは、キーボード、ディスプレイ、プロセッサーを1つのケースに収めています。 ノートパソコンは、キーボード、ディスプレイ、プロセッサーが一つのケースに収められており、持ち運びの際には、折り畳み式の上部カバーに収められたモニターを閉じて、画面とキーボードを保護することができる。 マウスの代わりに、タッチパッドやポインティングスティックを搭載している場合もあります。

タブレットは、主な入力デバイスとしてタッチスクリーンを使用するポータブルコンピューターです。

タブレットは、タッチスクリーンを主な入力デバイスとして使用するポータブルコンピュータです。タブレットは一般的に、ノートパソコンよりも軽量で小型です。

タブレットの中には、折り畳み式のキーボードを備えているものや、別の外部キーボードに接続できるものがあります。

ノートパソコンの中には、取り外し可能なキーボードを搭載し、タッチパネル式のタブレットとして使用できるモデルもあります。

CaseEdit

Main article: コンピュータケース

コンピュータケースは、システムを構成するほとんどの部品を収納しています。 マザーボード、ディスク ドライブ、電源などの内部要素を機械的にサポートおよび保護し、内部コンポーネント上の冷却空気の流れを制御および誘導します。 また、コンピューターから放射される電磁波を制御したり、静電放電から内部部品を保護したりするシステムの一部でもある。 大型のタワーケースは、複数のディスクドライブやその他の周辺機器のためのスペースを提供し、通常は床に立てて設置する。一方、デスクトップケースは拡張スペースが少ない。 デスクトップケースは拡張性に乏しいが、オールインワンタイプではビデオディスプレイを内蔵している。 携帯型やノートパソコンでは、本体に衝撃を与えないようなケースが求められる。

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Main article:

PSU(Power Supply Unit)は、交流電力を低電圧の直流電力に変換してコンピュータに供給する装置です。 ノートパソコンでは、内蔵の充電池で動作させることができます。 一般的にはSMPS(Switched Mode Power Supply)が使用され、SMPSのコンバーターやレギュレーター回路にはパワーMOSFET(Power Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)が使用されています。

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コンピュータのマザーボード

主な記事。 マザーボード

マザーボードは、コンピュータの主要な部品です。 CPU、RAM、ディスクドライブ(CD、DVD、ハードディスクなど)、ポートや拡張スロットを介して接続された周辺機器など、コンピュータの他の部分を接続する回路が集積されたボードです。

マザーボードの一部に直接取り付けられている部品には、以下のようなものがあります。

  • CPU(Central Processing Unit)は、コンピュータを機能させるためのほとんどの計算を行い、コンピュータの頭脳と呼ばれています。 RAM(ランダムアクセスメモリー)からプログラム命令を受け取り、それを解釈・処理して結果を送り返し、関連するコンポーネントが命令を実行できるようにします。 CPUはマイクロプロセッサーであり、MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)集積回路(IC)チップ上に製造されている。 通常、ヒートシンクとファン、または水冷システムによって冷却されます。 最近のCPUには、GPU(Graphics Processing Unit)が搭載されているものが多い。 CPUのクロックスピードは、命令を実行する速度を決定し、単位はGHzで、一般的な値は1GHzから5GHzである。 最近のコンピュータの多くは、CPUをオーバークロックするオプションを備えています。これによりパフォーマンスが向上しますが、その分、熱出力が大きくなり、冷却性能を向上させる必要があります。
  • チップセットには、CPUとメインメモリを含むシステムの他のコンポーネントとの間の通信を仲介するノースブリッジ、ノースブリッジに接続され、補助的なインターフェイスやバスをサポートするサウスブリッジ、そして最後に、サウスブリッジを介して接続され、シリアルポート、ハードウェア監視、ファン制御などの最も低速で最もレガシーなコンポーネントをサポートするスーパーI/Oチップが含まれます。 例えば、ウェブブラウザがコンピュータ上で開かれるとメモリを占有しますが、これはウェブブラウザが閉じられるまでRAMに保存されます。 RAMは通常、シンクロナスDRAM(SDRAM)などのダイナミックRAM(DRAM)の一種であり、MOSメモリチップがMOSFETとMOSキャパシタで構成されるメモリセルにデータを格納する。
  • リードオンリーメモリ(ROM):コンピュータに電源を入れるなどして実行を開始したときに実行されるBIOSを格納するもので、ブートストラップ、または「ブート」または「ブートアップ」と呼ばれるプロセスです。 ROMは通常、不揮発性のBIOSメモリチップで、フローティングゲートのMOSFETメモリセルにデータを格納しています。
    • BIOS(Basic Input Output System)には、ブートファームウェアと電源管理ファームウェアが含まれています。
      • BIOS(Basic Input Output System)には、ブートファームウェアと電源管理ファームウェアが含まれます。最近のマザーボードでは、BIOSの代わりにUEFI(Unified Extensible Firmware Interface)が使用されています。
    • CPUをさまざまな内部コンポーネントや、グラフィックやサウンド用の拡張カードに接続するバスです。
    • CMOS(Complementary MOS)バッテリーは、BIOSチップ内の日付と時刻のCMOSメモリに電力を供給します。
    • コンピューターグラフィックスを処理するビデオカード(グラフィックカードとも呼ばれる)。 強力なグラフィックスカードは、集中的なビデオゲームのプレイやコンピュータグラフィックスソフトウェアの実行など、激しい作業を処理するのに適しています。
    • パワーMOSFETは、他のハードウェアコンポーネントが受ける電圧を制御するボルテージレギュレーターモジュール(VRM)を構成します。

    Expansion cardsEdit

    Main article: 拡張カード

    コンピュータにおける拡張カードとは、コンピュータのマザーボードやバックプレーンの拡張スロットに挿入し、拡張バスを介してコンピュータシステムに機能を追加するためのプリント回路基板のことです。

    Storage devicesEdit

    Main article: コンピュータのデータストレージ

    ストレージデバイスとは、データファイルやオブジェクトを保存、移植、抽出するために使用されるコンピュータハードウェアおよびデジタルメディアのことです。 一時的にも永続的にも情報を保持・保存することができ、コンピュータやサーバー、その他同様のコンピューティングデバイスの内部または外部に設置することができます。

    Fixed mediaEdit

    データは、さまざまなメディアを使ってコンピュータに保存されます。 ハードディスクドライブ(HDD)は、その大容量と低価格のため、ほとんどの古いパソコンに搭載されていますが、ソリッドステートドライブ(SSD)は、より高速で電力効率に優れていますが、現在のところ、ギガバイトあたりの金額ではハードディスクドライブよりも高いため、2007年以降に製造されたパソコンに多く搭載されています。 SSDは、フローティングゲート方式のMOSFETメモリセルで構成されたMOSメモリチップにデータを格納したフラッシュメモリを使用している。

    リムーバブル メディア 編集

    コンピュータ間のデータ転送には、外付けのフラッシュメモリ(メモリカードやUSBフラッシュドライブなど)や光ディスク(CD-ROM、DVD-ROM、BD-ROMなど)を使用することがあります。

    入出力周辺機器編

    Main article:

    入力および出力デバイスは、通常、コンピュータのメインシャーシの外部に設置されます。

    入力装置

    入力装置は、ユーザーがシステムに情報を入力したり、システムの動作を制御したりするためのものです。 ほとんどのパーソナルコンピュータにはマウスとキーボードが装備されていますが、ラップトップシステムではマウスの代わりにタッチパッドを使用するのが一般的です。

    出力装置

    出力装置は、人間の感覚を中心に設計されています。 例えば、モニターは文字を表示して読むことができますし、スピーカーは音を出して聞くことができます。

    Mainframe computerEdit

    Main article: メインフレームコンピュータ

    メインフレームコンピュータは、通常、部屋を埋め尽くすほどの大きなコンピュータで、パーソナルコンピュータの何百倍、何千倍ものコストがかかる場合があります。

    IBM System z9 メインフレーム

    Departmental computing

    Main article: ミニコンピューター

    1960年代から1970年代にかけて、プロセスコントロールやラボオートメーションなどの特定の目的のために、より安価で専用のシステムを使用する部門が増えていきました。

    SupercomputerEdit

    Main article: スーパーコンピュータ

    スーパーコンピュータは、表面的にはメインフレームに似ていますが、代わりに極めて要求の高い計算タスクを目的としています。 2020年6月現在、スーパーコンピュータTOP500の中で最も速いスーパーコンピュータは日本の「富嶽」で、LINPACKベンチマークのスコアは415PFLOPSで、2番目に速い米国の「Summit」に約294PFLOPSの差をつけています。

    スーパーコンピュータという言葉は、特定の技術を指すものではなく、その時点で利用可能な最速の計算機を示すものです。

    スーパーコンピュータとは、特定の技術を指すものではなく、その時々に利用可能な最速の計算を意味する。2011年半ば、最速のスーパーコンピュータは、1ペタフロップス(1秒間に1兆回の浮動小数点演算)を超える速度を誇っていた。 スーパーコンピューターは、通常、軍事および科学的なアプリケーションを実行します。 コストはかかりますが、膨大な量のデータを分析しなければならない商業的なアプリケーションにも使用されています。

    このセクションでは、携帯電話、クラウドコンピューティング、組み込みシステム、モノのインターネットなどのハードウェアや、より一般的なシステム・オン・チップについての説明が必要です。 あなたはそれを追加することで支援することができます。 (2018年10月)

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