わかりやすく コンピュータ 部品 どうつながる
CPU、メモリ、記憶装置、入出力と、部品を一つずつ見てきました。今度は、これらの部品が一本の通り道でつながり、値をやりとりしながら一台のコンピュータとして働く様子を見ていきます。
ばらばらの部品をつなぐ
これまで見てきた部品は四つです。
計算するCPU、値を入れるメモリ、電源を切っても残る記憶装置、私たちと値をやりとりする入出力。
ばらばらに置けばそれぞれが自分の仕事をするだけですが、一本の通り道でつなぐと、ようやく一台のコンピュータになります。
ばらばらのときと、つながったとき。
この通り道をバスと呼びます。
バス停のように、たくさんの部品が同じ道沿いに立ち、その道で値をやりとりします。
一台のコンピュータとは、この通り道でつながった部品の集まりなのです。
同じ道でやりとりする
バスは、みんなで共有する道です。
CPUがメモリに「その値をちょうだい」と言えば値がこの道を通ってやってきて、「これを保存して」と言えば値が道を通って記憶装置へ向かいます。
下で部品を押すと、値がそこへ行き来する様子が見えます。
通り道を通って行き来する値。
道が一本なので、部品どうしが互いに届きます。
CPUはメモリとも記憶装置とも、同じ道で話をします。
部品ごとに別々の線をつながなくても、通り道一本で足りるわけです。
取り出して、載せて、計算する
値が一つ働く道のりをたどってみましょう。
記憶装置から取り出してメモリに載せ、CPUが持っていって計算し、結果をまたメモリに戻します。
部品が通り道でつながっているからこそ、この旅ができるのです。
値が一つ、部品を順にめぐります。
記憶装置は大きいけれど遅く、メモリはそれより速いです。
そこで、使う値を先にメモリに載せておき、CPUはそこから持っていきます。
第13回で見た記憶の層が、こうしていっしょに動いているのです。
順番に行き来する
道が一本なので、いくつもの値が同時には通れません。
一度に一つずつ、順番に行き来します。
メモリの値が通り、次にCPUの値が通る、という具合です。
とても速いので私たちの目には一度に行き来しているように見えますが、じつは順番どおりなのです。
だれが先に道を使うかの順番を合わせることも、コンピュータの中で行われています。
そのおかげで値がもつれず、一本の通り道でもみんなが行き来できるのです。
みんなで一つの体に
では、ひと回りさせてみましょう。
私たちが値を入力すると(入出力)メモリに入り、CPUが持っていって計算し、結果がメモリを通って画面に表示されます(入出力)。
部品の一つひとつが一本の通り道でつながって、一台のコンピュータとして働いているのです。
入力 → メモリ → CPU → メモリ → 出力。
これがコンピュータの体です。
スイッチ一つから始めて、計算する部品と覚える部品を作り、それらを一本の通り道でつないで一台になりました。
残りの二つのレッスンでは、すべての部品の拍子をそろえる時計を見てから、ここまでの道のりをひと目でふり返ります。