コンピュータシステムの基本要素

コンピューターは、データ処理タスクを完了するための指示に従うように設計された汎用マシンです。 さまざまな種類のコンピューターの特定のアーキテクチャーは異なる場合がありますが、すべてのコンピューターが コンピュータシステムの5つの基本要素（入力、出力、データパス、制御、およびメモリ）を使用したデータ処理。 これらの各要素は、コンピューターに組み込まれている、または外部に接続されている1つ以上のハードウェアデバイスに関連付けられています。

外界とのコミュニケーションは、コンピュータシステムの入力要素と出力要素を介して行われます。 データは、マウス、キーボード、タッチスクリーン、ストレージデバイスなどの外部ハードウェアデバイスを介してコンピューターに入力されます。 データが処理されると、プリンター、ディスプレイ、スピーカー、ヘッドホンなどのデバイスに出力するために、人間が読める形式に変換できます。 コンピュータは、自動化された機器を制御するための電気信号など、他の出力形式にデータを変換することもできます。

データパス要素は、CPU内でデータ処理を実行するいくつかのユニット（中央処理装置）で構成されています。これは、コンピューターの頭脳と呼ばれることがよくあります。 CPUはプログラミング命令を解釈し、内部および外部デバイスを制御します。 CPU内で最も重要なユニットの1つは、データに対して算術演算と論理演算を実行するALU（算術論理ユニット）です。 一部のコンピューターには、複雑な視覚画像の高速表示をサポートする専用のグラフィックスプロセッシングユニット（GPU）があります。 データパスには、現在実行中のソフトウェアのプログラムカウンターなど、システムの状態を追跡する回路とレジスタも含まれています。

コンピュータの制御要素は、メモリとCPU間のデータの移動を担当します。 この要素は、タイミング信号と制御信号を提供することにより、プログラム命令の実行をコンピュータシステムの他のすべての要素と調整します。 制御要素の役割は、最近のほとんどのコンピューターではCPUの一部である制御装置（CU）によって実行されます。 コントロールユニットは、コンピュータの中枢神経系として説明されることがよくあります。

コンピュータは、操作を実行するときに内部メモリと外部メモリの両方を使用します。 内部メモリは、現在実行中のプログラムのソフトウェア命令と関連データを保持するために使用されます。 内部メモリはRAM（ランダムアクセスメモリ）で構成されており、電源が投入されている間だけデータを保持するため一時的なものです。 コンピュータの電源を切ると、メモリがクリアされます。 コンピュータで使用されていないデータは、通常、ハードドライブやフラッシュドライブなどのデバイスの外部メモリに保存されます。