テクノロジ系ハードウェア出題頻度 ★★

コンピュータと入出力装置の種類

スーパーコンピュータから組込みシステムまでのコンピュータの種類と、キーボードやプリンタなどの入出力装置を、身の回りの例と図で整理。OCRとOMR、液晶と有機EL、レーザープリンタの違いや、画像のデータ量の計算まで解けるようになります。

この単元の用語:スーパーコンピュータ / メインフレーム / 組込みシステム / ウェアラブル端末 / OCR / OMR / 有機ELディスプレイ / レーザープリンタ / 3Dプリンタ / 解像度

コンピュータって、パソコンとスマホのことですよね?

それだけじゃないんだ。天気予報を計算する巨大なものから、炊飯器の中に入っている小さなものまで、全部コンピュータだよ。それに、つないで使う「入出力装置」もいろいろある。身の回りを見渡しながら整理しよう。

コンピュータの種類

用途や大きさによって、コンピュータは次のように分けられます。

種類特徴使われる場面
スーパーコンピュータ超高速の計算に特化した大型コンピュータ気象予測、創薬などの科学技術計算
メインフレーム(汎用コンピュータ)大量の取引を確実に処理する大型コンピュータ銀行の勘定系など企業の基幹業務
サーバネットワーク経由でサービスを提供Webサイト、メール、ファイル共有
パーソナルコンピュータ(PC)個人が使う。デスクトップ型・ノート型事務作業、学習
タブレット・スマートフォンタッチパネルで操作する携帯端末通話、アプリ、Web閲覧
ウェアラブル端末身に着けて使うスマートウォッチ、スマートグラス
組込みシステム機器に組み込まれ、特定の機能を実現炊飯器、エアコン、自動車、デジタルカメラ

身の回りの組込みシステム

炊飯器は、温度センサの値を見ながら火加減を自動で調節しています。この「見て、判断して、動かす」を担っているのが、中に組み込まれた小さなコンピュータです。家電、自動車、エレベーターなど、私たちの身の回りには組込みシステムがあふれています。

入力装置と出力装置

コンピュータに データを入れる のが 入力装置、処理結果を 人に見える形・使える形で出す のが 出力装置 です。

入力装置 ⌨️ キーボード 🖱️ マウス 📷 スキャナ 👆 タッチパネル 💻 コンピュータ 出力装置 🖥️ ディスプレイ 🖨️ プリンタ 📽️ プロジェクタ 🔊 スピーカ
入力装置でデータを受け取り、コンピュータが処理し、出力装置で結果を出す

主な入力装置

装置読み取るもの・特徴
キーボード・マウス文字の入力、画面上の位置の指示
タッチパネル画面に指で触れて操作。スマートフォンや券売機
イメージスキャナ紙の写真や文書を画像として読み取る
バーコードリーダバーコードや2次元コード(QRコードなど)を読み取る
OCR(光学式文字読取装置)手書きや印刷の 文字 を読み取り、文字データに変換
OMR(光学式マーク読取装置)マークシート の塗りつぶしを読み取る
デジタイザ(ペンタブレット)専用のペンで指した位置を読み取る。図面やイラストの入力
Webカメラ・マイク映像・音声を取り込む

OCR は Character(文字)、OMR は Mark(マーク)。どちらも光で読み取る装置ですが、読み取る対象が違います。試験のマークシートを読むのは OMR です。

主な出力装置

装置特徴
液晶ディスプレイ液晶は自ら光らないため、背後の バックライト で照らして表示
有機ELディスプレイ素子が 自ら発光 する。バックライト不要で薄く、曲げられる製品もある
インクジェットプリンタ細かいインクの粒を紙に吹き付けて印刷。家庭用に多い
レーザープリンタトナー(粉)を使い、1ページ単位で印刷(ページプリンタ)。高速でオフィス向き
3Dプリンタ樹脂などを積み重ねて 立体物 を造形する
プロジェクタスクリーンに映像を投影する

画像のデータ量を計算する

ディスプレイやデジタル画像は、画素(ピクセル)という小さな点の集まりでできています。画素の数を 解像度 といい、多いほどきめ細かく表示できます。

横6 × 縦4 = 24画素 R 8ビット G 8ビット B 8ビット 赤の濃さ 256段階 緑の濃さ 256段階 青の濃さ 256段階 1画素 = 24ビット = 3バイト 約1,677万色を表現できる
1つの画素の色を、赤・緑・青(RGB)の濃さの組合せで表す。各8ビットなら1画素24ビット

フルHD(横1,920 × 縦1,080画素)、1画素24ビットの画像のデータ量は?

  1. 画素数:1,920 × 1,080 = 2,073,600画素
  2. 1画素のバイト数:24ビット ÷ 8 = 3バイト
  3. データ量:2,073,600 × 3 = 6,220,800バイト ≒ 約6.2MB(1MB=1,000,000バイトとした場合)

画素数 × 1画素のバイト数、なんですね。

そう。ビットとバイトの換算(8で割る)を忘れないのがポイントだよ。ちなみにプリンタやスキャナのきめ細かさは、1インチあたりの点の数 dpi(dots per inch)で表すんだ。

試験に出るポイント

  • スーパーコンピュータ は科学技術計算、メインフレーム は企業の基幹業務、組込みシステム は家電や自動車の中
  • OCR は文字、OMR はマークシート を光学的に読み取る
  • 液晶はバックライトが必要、有機ELは自ら発光(バックライト不要で薄型)
  • レーザープリンタ はページ単位で高速印刷、3Dプリンタ は立体物を造形
  • 画像のデータ量 = 画素数 × 1画素のビット数 ÷ 8(バイト)

確認クイズ

選択肢をタップすると、すぐに正解と解説が表示されます。

Q1マークシートの塗りつぶされた位置を光学的に読み取る装置はどれか。

Q2有機ELディスプレイの特徴として、適切なものはどれか。

Q3横800×縦600画素の画像があり、1画素を24ビットで表現する。圧縮しない場合、この画像のデータ量はおよそどれか。ここで、1MB=1,000,000バイトとする。

Q4家電製品や自動車などの機器に組み込まれ、その機器の特定の機能を実現するためのコンピュータシステムはどれか。