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ハードウェアとソフトウェア

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筑波大学生命環境系 奈佐原顕郎

ハードウェアとソフトウェア

計算機を理解する上で、まず重要な概念は、「ハードウェア」と「ソフトウェア」という対置概念である。(「対置概念」というのは、ものごとを2つに分類して考えること。「精神」と「肉体」とか、「形而上」と「形而下」とか。)

ハードウェア

ハードウェアは、IT機器やその部品のことである。略して「ハード」と呼ぶ。パソコン, スマホ, タブレット, デジカメ, DVDレコーダなど, 「形のあるIT機器」は何でもハードウェアである。ここでは特に, パソコンを構成する部品や, パソコンに外部からつなげて使うハードウェア(周辺機器)について, 「ふーん, そういうのがあるのか」と心に留めておいて欲しい:

パソコンを構成するハードウェア(部品):

実習 : 実際にパソコンを開けて、これらがどこに配置されているのかを調べてみよう。

パソコンに外からくっつけて使われるハードウェア(周辺機器):

プリンター・イメージスキャナー・ウェブカム等はパソコン本体に直接つなぐこともあるが, パソコンとは独立してネットワークの一部に接続されることも多い。ハブやルーターは, ネットワークを構成・制御するための機器であり, 実は, それ自体が計算機である。

実習: 身近な生活環境の中で, これらのハードウェアを探し, パソコンやネットワークにどのように接続されているか、調べてみよう。

ソフトウェア

ソフトウェアは、ハードウェアをうごかすための動作手順や約束ごとである。略して「ソフト」と呼ぶ。動作手順や約束ごとと言っても、人間に対するものではなく、機械に対するものなので、機械が解釈できるような、電子的な記号(デジタル情報)で記述される。「プログラム」とだいたい同じ概念だと思ってよい。計算機は、ハードウェアさえあれば動くというものではなく、ソフトウェアによる制御があってはじめて、有機的にはたらくのである。いにしえの人曰く、「コンピュータ、ソフトがなけりゃ、ただのハコ」。

さて、ソフトウェアは、おおまかに次の3つに分類される。

  • OS
  • アプリケーションソフト
  • デバイスドライバ

OS (Operating System)は、計算機の基本動作を担当するソフトである。 OSの第1の役割は、計算機内の各部品どうしや、計算機と周辺機器(ディスプレイやキーボード、マウス、プリンタなどのハードウェア。デバイスと呼んだりもする)の間の連絡や役割分担をコントロールすることである。

また、OSはユーザーに快適な操作環境を提供する。これを、ユーザインターフェースとかヒューマンインターフェースという。マウスで操作可能なウィンドウや、キーボードに反応して文字を表示することや、時計の表示などである。OSは、後述するアプリケーションソフトについても統一的なユーザインターフェースを提供し、そのことによって、ユーザはいくつもの異なるアプリケーションソフトを、おなじような操作感覚で使うことができる。

さらにOSは、いくつものソフトを同時に実行する(マルチタスク)ための下働き(交通整理)をする。1台の計算機の上で同時に複数のソフトが動くと、メモリーやCPU(central processing unit; 中央演算装置;計算機の頭脳に相当する)を複数のソフトでどのように共有するか、というめんどくさい問題が生じるが、OSはそれを担当する。

次に、アプリケーションソフトとは、計算機自体の操作以外のなんらかの具体的な目的に対応するソフトであり、例えばワードプロセッサ、表計算、お絵書き、データベース、メール管理、ウェブブラウザ、リモセンデータ処理ソフト、GISなどである。

最後にデバイスドライバだが、これは、周辺機器(デバイス)を制御するためのソフトである。デバイスドライバを、単に「ドライバ」ともいう。

注意して欲しいのは、これらのカテゴリーは絶対的な区分ではなくて、境界がややあいまいである、ということである。たとえばOSの中にいくつかの代表的な周辺機器のドライバーは既に組み込まれていることが多い。スキャナやプリンタなどについては、それらの周辺機器を便利に使うことができるアプリケーションソフトが、それらのデバイスドライバと融合しているような場合もある。

ところで、計算機内の各部品どうしのインターフェースは、OSよりもむしろBIOS(Basic Input/Output System)と呼ばれるソフトが主に担当することが多かった。BIOSは、パソコン出荷時に、あらかじめマザーボードの上のCMOSという特別なメモリ (電源切断によっても内容を保持できるメモリ)に記録/保持されている、特別なソフトである。ところが、最近のOSは、BIOSの持つそのような機能まで肩代わりしてしまう。しかしながら、BIOSは、計算機が起動されたときに、最初に実行されるプログラムでもある。従って、BIOSは、計算機の起動直後に、計算機にOSを読み込ませ、実行させる、という重要な役割を持つ。

さて、ソフトウェアは、多くの場合、店頭でCD-ROMなどの媒体に入れて売られたり、あるいはインターネット上で流通する。ユーザーは、ソフトウェアを入手すると、それをハードディスクに記録/保持する。このとき、自分のハードウェアやOS、他のアプリケーションソフトなどとうまく適応するように、必要な設定が行われる。このような一連の作業を「インストール」という。インストールされたソフトウェアは、必要に応じて、ハードディスクからメモリに読み出される。

計算機のシステム --- ハードウェア --- 計算機本体 (CPU, マザーボード、ハードディスク、メモリ、...)
       |                          |
       |                           --- その他 (デバイス; ディスプレー、キーボード、マウス、プリンター、...)
       |
       ------------- ソフトウェア --- OS
                                  | 
                                  |-- アプリケーションソフト (ワープロ、表計算、お絵書き、ブラウザ、...)
                                  |
                                  |-- デバイスドライバ (プリンタ用、スキャナ用、...)
                                  |
                                   -- BIOS

問題

以下の用語を、自分のことばで説明できるように整理せよ:

ハードウェア、ソフトウェア、OS、アプリケーションソフト、デバイス、デバイスドライバ、BIOS、マシン-マシンインターフェース、ユーザーインターフェース、マルチタスク、CPU、メモリ、インストール

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Last modified:2016/05/16 16:00:04
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