情報工学

【情報工学基礎】コンピュータとは?初心者向け、わかりやすく説明

コンピュータとは?(初心者向け)基本的に、わかりやすく説明

従来(既存)からのコンピューターシステムの発展、またこれからますます期待され、その実用性(交通情報、医薬品の開発、様々なデータ処理、AIの開発)などに大きな進展をもたらすと言われている量子コンピューターまで様々な、コンピューターがあります。

この記事では最も基本的な、従来からの「コンピューター」(以降コンピュータと称す)に関して説明します。

コンピュータ

最近ではあまり訳されなくなった、「コンピュータ=電子計算機」、コンピュータの開発当時には、数値上の計算を処理する機能でしかなく、より多くのデータ処理を行うようになったのは、最近のことです。

実際、私自身、最初に触れたコンピュータは、単純な英数字の意識でしかなく、今の様な日本語入出力処理、通信、もちろん画像・音楽などは到底かけ離れた存在でした。

さて、コンピュータの基本を説明するにあたっては、やはりその基本となる、数値の処理を中心とした「電子計算機」を例えに説明いたします。

「電子計算機」などを説明するにあたっては、演算と計算の違いの意識が必要と思われますのでその定義から、

演算・計算

  • 計算とは、
    演算式を意識せずそのまま、数値をそのまま、数え得ること。
  • 演算とは、
    一定の計算式(演算式(ルール))に従って計算を行うこと。

計算 ①:1+1= → ②:×=4

演算 ①:1×2= → ②:1+=3

一般的には、「計算」には、「演算」が含まれている(混合されている)いますが、
計算機は、「計算」と「演算」、別々に意識されています。

計算手段

 

  • 計算尺


    見かけなくなりましたね 「計算尺」
    アナログ的なメモリをずらし合わせた結果の尺面上の数値が計算とされ、その尺面数値が記録面となり、次の計算へと導きます。
  • そろばん


    玉の列を5進数で計算し、その計算数値(盤面)が、記録面となり、次の計算へと導きます。
  • 計算機(電子卓上計算機等)


    演算子など(+、-、×、÷等)を入力し、その演算式も考慮され計算されます。
    計算途中の記録値は、電卓内部で保持され自動的に処理されます。
    (演算式のルール等(四則演算のルールを習いましたよね)、その電卓に教え組み込まれています)
  • コンピュータ


    計算及び演算共、その導くべき処理を「プログラム」(手法・計算共)として指示できます。
    計算中などの値も「記憶」でき、その記憶された値から「プログラム」の手順通りに実行(演算、制御)することができる。
    つまり、計算も演算もルールとして指示(プログラム)した形で、動作します。

 

コンピュータとの相違点

その違いは、「制御(演算)を誰が指示するか」となります。

 

  • 計算尺:演算意識=人
  • そろばん:演算意識=人
  • 計算機:演算意識=人または、あらかじめ設定された演算式手順に基ずく

演算の手順は人の頭または、計算機の中にあります。
(演算法を人が理解し、その手順に合わせ計算します。)

 

  • コンピュータ

演算の手順等をプログラムとして記憶し、その手順の実行を処理します。
(演算プログラム通りに処理されます。)

逆に言うと、
「コンピュータは、このプログラムなしでは、なにも答えを出してくれません。」

電卓は購入後電源ONですぐ計算できますが、
コンピュータは(高価でも)、ただ単に電源をいれても無反応です。

 

コンピュータの構成

「コンピュータ」とは、”compute(計算)”から意味される語源

電気で動くコンピュータ、その内部では「2進数」と呼ばれる1と0だけで全てを表現、意識をして処理をしています。

コンピュータに関係する値は、全て「2進数」が基本です。
なお、データ(文字や画像)等も全て「2進数」によって構成されています。

 

ハードウェアとソフトウェア

コンピュータはハードウェアとソフトウェアで構成され、そのどちらかだけでは動きません。

他記事も参照下さい。
ハードウェアとソフトウェア、なにが違うの?(初心者向け)基本的にわかりやすく説明

ハードウェア(物理的な部品・装置)にソフトウェア(内部指示(データ処理))を組み込ませ動作させています。

もちろん、コンピュータは電気で動きます。

ハードウェアは、電気のエネルギーで動き、
ソフトウェアは、電気が有る1(ON)、無い0(OFF)の意識で処理されています。

 

まとめ

 

  • 人は、計算・演算を学び、そのルールに基づいて処理する。
  • 計算機は、あらかじめ設定された、そのルールに基づいて処理する。
  • コンピュータは、計算及び演算など、その導くべき処理を「プログラム」(手法・計算共)として指示が必要。
    (計算中などの値も「記憶」でき、その記憶された値から「プログラム」の手順通りに実行(演算、制御)することができる。)

この記事では、コンピュターを数値の計算を例に説明いたしました。
現在では、数値処理だけでなく、その数値はデータとしてより細分化され扱われ、画像、音楽、動画等様々な形として、情報を処理する代表的な装置として大活躍です。