前のページ 1/7 次のページ

コンピュータ (computer) は、広義には計算機、狭義には計算開始後は人手を介さずに計算終了まで動作する計算機。純理論的には、チューリングマシンと等価なものを指す。日常的にはパーソナルコンピュータ(パソコン)を指して「コンピュータ」と呼ぶことも多い。なお、新聞、雑誌、テレビ等では「コンピューター」と表記されるのが通常であり、ソフト最大手のマイクロソフト社もこの表記に統一することを発表した。

なお、日本の法律上での呼称は「電子計算機」(でんしけいさんき、略称:電算機、電算)とされている。「電子頭脳」(でんしずのう、略称:電脳)という通称でも呼ばれる(人間の頭脳のアナロジーとして、またロボットの頭脳として捉えられる事による)。ただし、電子頭脳・電子計算機等は概念的にはコンピュータのごく一部であり、歴史的な、あるいは研究中のコンピュータには電子的でないものもある。

また日本では昭和30年代のコンピュータの生産が行われた時代から「電子計算組織」とも呼ばれ昭和40年代前半頃まで使われた呼称であった。また21世紀を迎えても官公庁の公式文書である入札公告、条例などではこのように書かれることがある。

ハードウェアの構造からデジタルコンピュータとアナログコンピュータに大別されるが、現在使われているほとんどのコンピュータはデジタルコンピュータであり、単にコンピュータという場合はこちらを指すことが多い。

デジタルコンピュータは、おもに半導体素子を用いて作られた論理回路の組み合わせによって構成される。演算の対象は通常二進法によって表され、桁数を増やしていけば原理的にいくらでも計算精度を上げられるが、ほとんどの演算では、桁数が多くなれば必要な計算が増えて遅くなる。

対してアナログコンピュータは、加減算や微積分などを行うアナログ電子回路を演算増幅器によって構成し、それらを組み合わせて所望の演算を行う。演算の対象は電圧によって表され、演算結果はオシロスコープやペンレコーダなどに出力される。入力の変化に対してほぼリアルタイムで出力が得られる特徴があり、各種シミュレーションなどに利用されたが、演算内容を変更するためには回路を変更する必要があり、得られる精度にも限界があるので、デジタルコンピュータの高速化に伴ってその役割を終えた。

古くはチャールズ・バベッジによって開発された階差機関などがデジタルコンピュータの元祖であった。階差機関はALUに相当し解析機関はコンピュータに相当する。現在のデジタルコンピュータは、ストアードプログラム方式で逐次処理をして駆動するノイマン型コンピュータがほとんどであるが、量子コンピュータやDNAコンピュータなどのノイマン型でないコンピュータも研究され、1990年代後半から画像解析分野などで実用化されている。例を挙げるならば、地球観測プラットフォーム技術衛星の映像解析など地球自然環境調査などの分野で利用されている。

◆ 語源

computer という語は元々は算術計算を行う人を指す言葉だった。この用法は(英語圏では非常に稀になりつつあるが)今でも有効である。オックスフォード英語辞典第2版 (OED2) では、この語が機械的な計算装置を指す言葉として使われた最初の年を1897年と記している。1946年までには、異なるタイプの計算機を区別するために、OED2によってcomputerに付く修飾語句がいくつか導入されている。これらの修飾語の中には analogue、digital、electronic といった語が含まれている。しかし様々な引用文から、1946年以前にこれらの語が既に使われていたことは明らかである。

computer の定義や訳、その他の詳細な語源はWiktionaryのの項目を参照のこと。

◆ コンピュータの仕組み

1940年代に最初の実用デジタルコンピュータが登場して以来、コンピュータに使われる技術は劇的に変化してきたが、すべてのコンピュータはチューリングマシンの原理で動作している。チューリングマシンはあらゆる計算可能な数を計算することのできるプログラミング機械である。電子計算機の「計算」とはALU機能のことではなく、あらゆる計算という意味である。

チューリングマシンは非常に素直に動作する。チューリングマシンはアドレスの無いテープ状の記憶域から入力記号列を取り出す (fetch)。取り出した記号の値を内部状態と比較し、状態変化表にしたがって、内部状態を変更するか、ヘッドの位置をひとつだけ移動するか、値をテープ記憶に記録するかを決め、実行する。次の命令を取り出す。「停止」の命令に遭遇するまでこの手順が繰り返される。チューリングマシンでは命令とデータを区別せず、単なる入力記号列としている。

実際のコンピュータはチューリングマシンの入力記号列のうちプログラムとなる命令列と、データとなる書き換え可能な入出力列を区別している。また計算結果を利用するため、I/O機構が追加されている。I/O機構はプログラムの入れ替えにも使われる。実際のコンピュータはチューリングマシンと異なり、アドレス付きのメモリをランダムアクセスすることで実行効率を向上している。しかし、究極的な計算能力(あらゆる計算可能な数を計算することができる)は変わらない。

コンピュータは次の4つの主要な部分からなるとされる。すなわち、算術論理ユニット (Arithmetic and Logic Unit, ALU)、制御回路、記憶装置(メモリ)、入出力装置(まとめて I/O と呼ぶ)である。これらの部分はバスと呼ばれる導線の束で相互に接続され、通常はタイマまたはクロックによって動作する(別のイベントが制御回路を動作させる場合もある)。

◇ 命令(バス)

コンピュータの命令は人間の言語に比べるとずっと貧弱である。コンピュータは限られた数の明確で単純な命令しか持っていないが、曖昧さは全くない。多くのコンピュータで使われている命令の典型的な例としては、「5番地のメモリの中身をコピーしてそのコピーを10番地に書け」とか「7番地の中身を13番地の中身に加算して結果を20番地に書け」とか「999番地の中身が0なら次の命令は30番地にある」といったものである。

前のページ 1/7 次のページ

・コンピュータ page1

・コンピュータ page2

・コンピュータ page3

・コンピュータ page4

・コンピュータ page5

・コンピュータ page6

・コンピュータ page7