3.3コンピュータ構成要素

コンピュータの中身を開けると、計算を担うプロセッサ、作業スペースとなる主記憶、外部とやり取りする入出力インタフェースという主要な部品が組み合わさって動いています。それぞれの役割と、性能を左右する指標（クロック・コア数・キャッシュ）を理解することが、コンピュータの仕組みを知る第一歩です。

3.3.1プロセッサ（CPU）とクロック・コア

• CPU（Central Processing Unit）＝プログラムの命令を実行する「コンピュータの頭脳」にあたる装置。演算・制御を担う。プロセッサとほぼ同じ意味で使われる。
• クロック（クロック周波数）＝CPUが1秒間に処理を刻む回数を表す指標（単位GHz等）。数値が大きいほど1秒あたりの処理能力が高い傾向にあるが、性能はクロックだけで決まるわけではない。
• コア＝CPU内部にある実際に処理を行う中核部分。1つのCPUに複数のコアを持つ（マルチコア）ことで、複数の処理を同時並行で実行でき、全体の処理能力を高められる。

3.3.2主記憶・ROM・キャッシュと入出力インタフェース

• 主記憶（メインメモリ）＝CPUが直接読み書きする作業スペースで、実体はRAM（Random Access Memory）。電源を切るとデータが消える（揮発性）。実行中のプログラムやデータを一時的に置く「作業机」にあたる。
• ROM（Read Only Memory）＝電源を切ってもデータが消えない（不揮発性）読み出し専用に近いメモリで、機器の起動プログラム等があらかじめ書き込まれている。主記憶（RAM）との対比で問われやすい。
• キャッシュ（キャッシュメモリ）＝CPUと主記憶の速度差を埋めるために、CPUのすぐ近くに置かれる小容量・高速なメモリ。よく使うデータを一時的に保持し、主記憶への低速なアクセス回数を減らして処理を高速化する。
• 入出力インタフェース＝コンピュータと周辺機器をつなぐ規格。USB＝キーボード・マウス・外部ストレージ等を接続する汎用の規格。HDMI＝映像と音声をまとめてディスプレイ等へ伝送する規格。Bluetooth＝ケーブル不要の近距離無線接続規格（イヤホン等）。

ノートパソコンを起動してから作業を終えるまでの流れで、各部品の役割を追ってみましょう。電源を入れると、まず電源を切っても消えないROMに書き込まれた起動プログラムが読み出され、OSを主記憶（RAM）へ読み込む準備が始まります。OSが起動すると、開いたアプリやファイルのデータは次々とRAM上に展開され、CPUがこのRAM上のデータを読み書きしながら計算処理を行います。動画編集のような重い処理をすると、CPUのクロックが高いほど1秒あたりの処理量が増え、さらに複数のコアがあれば「映像のエンコード」と「音声の処理」のような別々の作業を同時並行で進められるため、体感速度が大きく変わります。CPUが頻繁に読み書きする一部のデータは、主記憶よりもさらに高速なキャッシュメモリに一時的に置かれ、CPUと主記憶の速度差による待ち時間を減らします。作業中にUSBメモリを挿してファイルを移したり、外付けキーボードをUSBで接続したり、プレゼン資料を大型ディスプレイにHDMIケーブルで映したり、ワイヤレスイヤホンをBluetoothでペアリングしたりと、入出力インタフェースを通じて周辺機器とやり取りしながら作業が進みます。作業を終えて電源を切ると、RAM上にあった一時的なデータはすべて消えますが、あらかじめファイルとして保存しておいたデータは（RAMではなく別の記憶装置に保存されているため）次回起動時にも残っています。

3.3.3この節のまとめ

• CPUは演算・制御を担う頭脳。クロックが高い・コアが多いほど処理能力が高い傾向
• RAM=揮発性の主記憶（作業スペース）・ROM=不揮発性の読み出し専用。キャッシュは速度差を埋める
• 入出力インタフェース：USB=汎用・HDMI=映像音声・Bluetooth=近距離無線