コンピュータの構成要素｜CPU・メモリ・記録媒体・インタフェース・入出力装置・OS【ITパスポート】

ITパスポート 第4部 デジタル技術14-3　コンピュータ構成要素最終更新 2026-10-18

コンピュータは、計算するプロセッサ、作業中のデータを置くメモリ、データを残しておく記録媒体、外の機器とつなぐインタフェース、人とやり取りする入出力装置、そして全体を動かすOSでできています。

プロセッサ：CPUとGPU

CPUは、プログラムの命令を読んで計算（演算）し、ほかの装置に指示を出す（制御）、コンピュータの中心の部品です。 CPU の速さは、主に次の4つで決まります。

CPU の性能の4つの要素は、どれも「大きい・多い・高い」ほうが速くなります。 「少ないほど速い」「下げると速い」という言い方が出たら誤りです。

GPUは、画像を描くための専用のプロセッサです。3次元の画像処理を速くしたり、動画をなめらかに表示したりします。 GPU は小さな計算を大量に同時にこなすのが得意なので、その力を画像以外の計算、たとえばAIの学習に使うことがあります。これをGPGPUといいます。

似た略語に注意します。GUIはアイコンやウィンドウで操作する画面の仕組み、UPSは停電のときに電気を送り続ける無停電電源装置、CGIは Web サーバでプログラムを動かす仕組みです。どれも描画のためのハードウェアではありません。

メモリと記録媒体

CPU が計算に使うデータとプログラムを置いておく場所がメモリ（主記憶装置）です。メモリは2種類に分かれます。

データを長く残しておくのが記録媒体です。何に記録するかで3つの仲間に分かれます。

SSDは HDD と違って円盤もモーターもない、つまり物理的に動く部品がありません。そのため HDD より消費電力が少なく、衝撃にも強く、読み書きも速いので、ノートPCや IoT 機器の記録装置にも使われます。

電源を切ると消えるのは、ここで扱う半導体メモリのうち RAM（DRAM・SRAM）で、記録媒体（SSD・USBメモリ・HDD・光ディスク）はどれも電源を切っても消えません。 「DVD-RAM」は名前に RAM と付きますが、半導体ではなく光ディスクです。

DVD は書き込めるかどうかで名前が変わります。DVD-ROMは読出し専用（映画のソフトのように最初から記録されている）、DVD-Rは1回だけ書き込める、DVD-RW・DVD-RAMは何度も書き換えられます。

なお DRM は、音楽や映像などのデジタルデータを無断でコピーされないように守る技術で、記録装置ではありません。

入出力インタフェース：機器をつなぐ口

周辺の機器とつなぐ口や通信の決まりを入出力インタフェースといいます。有線では、いろいろな機器をつなぐ USB、映像と音声を1本のケーブルで送る HDMI が代表です（DVI はディスプレイに映像を送る端子です）。

機器をつないでも、OS がその機器の動かし方を知らなければ使えません。機器ごとの動かし方を OS に教えるソフトウェアがデバイスドライバです。つなぐだけで OS が機器を見分け、デバイスドライバの組込みや設定を自動で行う機能をプラグアンドプレイといいます。

無線のインタフェースは、次の4つを区別します。

BLE は省電力にするために作り直された仕様なので、Bluetooth 3.0 以前の機器とは互換性がありません。また BLE は Bluetooth の仲間であって、Wi-Fi（無線LAN）のアクセスポイントとは通信しませんし、赤外線も使いません。

名前の似た通信の言葉も、Bluetooth とは別のものです。LPWAは数km以上の広い範囲を少ない電力で結ぶ IoT 向けの通信、LTEは携帯電話の通信網、PLCは電気を送る電力線を通信にも使う技術です。どれも Bluetooth の規格には含まれません。

スマートフォンでも、何で実現しているかは機能ごとに違います。移動しながら通話を続けるための基地局の切替えや、海外で国内と同じサービスを使えるようにする仕組みは携帯電話の通信網の働きです。QR コードを読み込むのはカメラです。どちらも非接触型 IC チップは使いません。

入出力装置

人がコンピュータにデータを入れる入力装置には、キーボード、マウスなどのポインティングデバイス、タッチパネル（タッチデバイス）、スキャナー、指紋や顔で本人を確かめる生体認証装置があります。

タッチパネルには、触れた位置を見つける方式がいくつかあります。

紙の書類をコンピュータに取り込むのがイメージスキャナーです。紙に光を当て、反射光を読み取って、文字や図形をデジタルデータ（画像）に変えます。どこまで細かく読み取れるかは dpi（1インチあたりの点の数）で表します。なお、bps は通信の速さの単位です。

スキャナーが作るのは「文字が写った画像」で、そのままでは検索も編集もできません。画像の中の印刷文字や手書き文字を認識して、テキストデータに変えるのが OCR です。

OCR と取り違えやすいものも押さえておきます。CCDはスキャナーやカメラの中で光を電気信号に変える部品、スクリーンリーダーは画面の文字を音声で読み上げるソフトウェア、音声合成は人工的に音声を作り出す技術です。どれも文字を認識する技術ではありません。指先が触れた位置を見つけるのはタッチパネル、10cm程度の無線通信は NFC の役目です。

結果を人に見せる出力装置には、液晶ディスプレイ、自ら光る素子を使う有機ELディスプレイ、頭にかぶって目の前に映像を映すヘッドマウントディスプレイ、プリンターがあります。プリンターは、紙に色を付ける方法で見分けます。

データをもとに、樹脂などを積み重ねて立体物を作るのが3Dプリンターです。

OSとファイルシステム

OSは、ハードウェアを管理してアプリケーションが使えるようにする基本のソフトウェアです。PC では Windows（Microsoft）、macOS（Apple）、サーバでは UNIX と、UNIX をまねて作られた Linux が使われます。スマートフォンやタブレットでは Android（Google）と iOS（Apple）が代表です。

この中で、ソースコードが公開されていて、だれでも改良や再配布ができる OSS（オープンソースソフトウェア）なのは Linux と、Linux をもとにした Android です。Windows・macOS・iOS は、OS 全体としてはソースコードが公開されておらず、OSS ではありません。なお Safari は Apple の Web ブラウザーで、OS ではありません。

ただし、ソースコードが読めるだけでは OSS とはいえません。OSS かどうかは、作者が付けるライセンス（使ってよい条件）で決まります。作者は著作権を手放すのではなく、自分の著作権にもとづいて許可を出していて、その条件が手を入れることも配り直すことも妨げず、使う人や用途を選ばないものだけが OSS と呼ばれます。自由に使えることと無料であることも別の話です。ある学校の先生が OSS の時間割作成ソフトを自校向けに直して公開し、別の会社がそれをもとにした製品を代金を取って売り、導入の手伝いも有料で請け負う、ということが同時に起こりえます。

ライセンスの中には、受け取った自由を次の人にも渡すことを条件にするものがあり、この考え方をコピーレフトといいます。代表は GPL で、GPL のメモ帳アプリに検索機能を足して友人に配るなら、友人にも GPL のもとで渡し、足した部分まで含めて中身を読み・直し・配れる状態にしなければなりません。

OS の仕事のうち、まずメモリの扱いを見ます。メモリを 8GB 積んだ PC で、合わせて 12GB を使うアプリを同時に開くと、そのままでは置き場が足りません。そこで OS は、アプリごとに「自分専用の広い置き場がある」ように見せ、いま使っていない部分を SSD などに一時的に逃がして、必要になったら戻します。この仕組みが仮想記憶で、アプリから見える置き場の広さは、本体に実際に積んでいるメモリ（主記憶）の量に縛られません。

ファイルの管理も OS の仕事です。OS は、ファイルをディレクトリ（フォルダ）に入れて管理します。ディレクトリの中にはファイルも別のディレクトリも入れられるので、全体はルートディレクトリを根とする木の形（木構造）になります。

木の途中の分かれ目を節、末端を葉といいます。節か葉かは、名前や種類ではなく、その下に枝が続くかどうかで決まります。 中に何かを入れられるのはディレクトリだけで、ファイルの下には何もぶら下がりません。ディレクトリは空のまま置いておくこともできます。

目的のファイルまでの道筋を書いたものがパス（ディレクトリパス／ファイルパス）です。別の場所にあるファイルをすぐ開けるように置く「入口」はショートカットで、消してももとのファイルは消えません。

まとめ

この節で解ける公開問題

令和4〜8年度の公開問題のうち、この節の知識で解ける問題は次の17問です。

この節の過去問を続けて解く（17問） →

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出典：IPA「ITパスポート試験 シラバス（案）Ver0.1」（2026年8月31日）、「ITパスポート試験 シラバス Ver6.5」。 練習問題は当サイトが説明のために作ったものです。