ITパスポート取得 ハードウェア編
1. 情報の表現
情報量の単位
１と０で表現され、bit（ビット）という
８bit集まると、１byte（バイト）になる。
１bitで表現できる情報量は、０と１の２通り。２¹
２bitだと、００、０１、１０、１１の４通り。２²
n bitだと、２ⁿ通り。
情報量の計算に役立つ指数の公式
aᵐ x aⁿ = aᵐ ⁺ ⁿ
aᵐ ÷ aⁿ = aᵐ ⁻ ⁿ
(aᵐ)ⁿ = aᵐ ˣ ⁿ
a⁰ = 1
a⁻ⁿ = 1 / aⁿ
2. コンピュータの５大装置
制御装置、演算装置、記憶装置、入力装置、出力装置
制御装置と演算装置をまとめて、中央処理装置
略してCPU（Central Processing Unit）
CPU：制御と演算をする装置。人でいう頭脳。
一度に処理できるビット数で、３２と６４ビットなどがあり、ビット数が大きければ高性能。
CPUクロック周波数１GHzとあれば、１秒間に10億周期の信号をCPUが動作している。
周波数が高くなるほど、命令実行速度が上がる。
記憶装置：データを一時的に記憶する主記憶装置（メインメモリ）と、長期的に記憶する補助記憶装置（ハードディスク、SSDなど）がある。
主記憶装置
メモリには、電源が切れると記憶内容が消える揮発性の特徴を持つ、ラム RAM（Random Access Memory）と、
電源が消えても記憶内容が消えない不揮発性の特徴を持つ、ロム ROM（Read Only Memory）がある。
RAM：DRAM（Dynamic RAM）とSRAM（Static RAM）に大別される。
DRAM→安価、リフレッシュ必要、メモリに使う
リフレッシュ：一定時間ごとに再書き込みすること。
キャッシュメモリ：記憶容量な少ないが、転送速度を速くできる。
CPU← →メモリ 処理が速くなっても、転送速度が遅いと、CPUが十分に能力発揮できない。
CPU← →キャッシュメモリ← メモリ 必要な分だけキャッシュメモリに記憶することで、転送速度が速くなる。
ROM：マスクROMとPROM（Programmable ROM）に大別される。
マスクROM→製造時にデータを書き込むと、ユーザーは書き換えできない。
PROM→ユーザーの書き換えができる。
PROMには、紫外線でデータを削除して書き換えができるEPROM、電気的にデータを削除して書き換えできるEEPROMがある。
フラッシュメモリ：電気的に全部または一部を削除して書き換えができる。
補助記憶装置
磁気ディスク：ディスクに磁気を使ってデータを読み書きする（ハードディスク）
ハードディスク→補助記憶装置の中でも大容量で、アクセス速度も比較的速い。
金属のディスクが回転し、磁気ヘッドを動かしてデータを読み書きしている。
データの書き込み、削除を繰り返していくうちに、バラバラに断片化された状態になる（フラグメンテーション）。
バラバラになったデータを一つにまとめる作業を、最適化（デフラメンテーション）。
仮想記憶（仮想メモリ）：ハードディスクの一部をメモリとみなし、見かけ上、メモリの容量を拡大する技術。
1. 実行に必要ないメモリ上の記憶内容を一時的にハードディスクへ。（スワップアウト）
2. 記憶内容が必要になった時にハードディスクからメモリへ。（スワップイン）
１と２の一連の流れをスワッピング
レイド RAID（Redundant Arrays of Intexpensive Disks）
複数のハードディスクを使って処理速度や信頼性を向上させる技術
RAID０→データを複数のハードディスクに分散する（ストライピング）
RAID１→同一データを複数のハードディスクに書き込む（ミラーリング）
RAID５→データとバリティ情報を複数のハードディスクに分散する
光ディスク：レーザ光を使ってデータを読み書きする（CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD, BD）
フラッシュメモリ：半導体メモリを埋め込んでいる（SSD, USB, SDカード）
入力装置：データなどを外部から読み込む。（マウス、キーボード）
出力装置：処理されたデータを外部に書き出す、表示する。（ディスプレイ、プリンタ）
NFC：RFIDの国際規格。ICタグやSuicaなどのICカードに実装されている。近距離でのデータ送受信ができる。
バス：コンピュータ内部で、CPU、メモリ、周辺装置などでデータをやり取りするための伝送路。
CPU内部の伝送路を、内部バス。
CPU、主記憶装置や周辺装置間の伝送路を外部バス。
ハードウェアとソフトウェアの違い
ハードウェア：機械として実体があり、手で触ることができる。
ソフトウェア：プログラムやアプリのこと。手で触れないが、記憶装置に書かれた信号として存在している。
GPU（Graphics Processing Unit）：画像データ処理に特化した演算装置。
