第３弾！！　パソコンの「基礎の基礎」

• １．はじめに
• ２．コンピュータの誕生
• ３．基礎用語解説
• ４．あとがき

日頃、何気なく使っているパソコンですが、パソコンとは、一体何者なのか、
その基本的な知識を見直してみたら、今後の活用がさらに楽しくなるかもね！

　そもそも、「コンピュータ」とは計算を早くするために考え出された道具（計算機）なのです。そういう意味では「そろばん」は、電子式ではありませんが、「日本式計算機の第１号」といえるでしょう。

　また、１７世紀にはスコットランドで、計算機の原型ともいえる、数字を書き込んだ「骨木」を組み合わせて計算する道具が作られています。（有名なナピアの骨木です）

　さらに後には、「歯車式の卓上機械式計算機」が発明されましたが、人間の頭脳よりはかなり早く演算できるものの、「記憶」したり、「装置」をコントロールする機能といった意味では、人間の能力には、はるかに劣っています。その後、「手動式」から「電動式」に改良されましたが、「記憶やコントロールの機能」は持っていませんでした。

　初めて、「記憶やコントロールの機能」を持った計算機を考えたのはイギリス人のベバッジという人ですが、完成はしませんでした。

　今でいう、コンピュータの第１号は、１９４６年、アメリカのペンシルバニア大学で発明されたENIAC(Electronic Numerical Intergrator And Calculator)です。しかし、これは真空管を１万８８００本も使った「電子式計算機」で、大きさは約１００平方メートル（畳で約６０畳）もありました。

　近年、「トランジスタ」の発明、さらに「ＩＣ」（集積回路）が作られ「ＬＳＩ」が使われるよになって、真空管式のコンピュータに比べて「４分の１」にまで、小型化出来るようになり、その演算能力の早さは、真空管式の「１億倍」にまで達しました。（真空管式コンピュータで、４ヶ月もかかる計算が、ＬＳＩ型コンピュータでは約１秒で出来てしまう）

　では、現在のパソコンはこのコンピュータをさらに小型化して生まれたのかというと、そうとは言い切れないのです。では・・・？

　実は、「電卓の進化型」なのです！！機械式計算機は、ＬＳＩやＩＣの出現により、急激に小型化され、計算時間も大幅に短縮された結果、「電子式卓上計算機」として生まれ変わりました。そして、日本の各電卓メーカーはさらなる性能アップを求め、アメリカのカリフォルニア州（シリコンバレー）に出かけて行き、新製品の以来をしたのです。その結果「複数のＩＣを組み合わせたＬＳＩ」が完成し、電卓はさらに小型化し、高性能なものになりました。

　そして、日本の電卓メーカーは、電卓用ＬＳＩにいろいろな機能を要求しまし、シリコンバレーのＬＳＩメーカーは、次から次ぎへと来る日本メーカーの注文に対して、さまざまなＬＳＩを片っ端から作り、その要求に答えました。

　そのような情勢の中で、あるＬＳＩメーカーは、製造コストを下げるために、複雑な専用ＬＳＩの開発をやめて、標準化したひとつのロジック素子（演算機能のある一体型電子回路）を開発したのです。その結果、電卓メーカーは、機能の異なる電卓を作るためには、そのための「プログラム」を作ればよくなったのです。

　そのＬＳＩメーカーとは、「インテル社」のことであり、その「ロジック素子」が現在の「パソコン」の原型である「マイコン」のもととなった、「ＣＰＵ：４００４（ＭＣＳ−４）」なのです。（１９７１年）

　この、「マイコン」の誕生には、日本の電卓メーカーが、少なからず関与していた（日本人のヒントによりマイコンが誕生した）わけですが、「ＣＰＵ：４００４」は、スピード、構造、割り込みがない、処理ビット数の面から、とてもコンピュータと呼べるモノではなかったのです。その後、インテル社は、８ビット・マイコンの最初のものとして、「ＣＰＵ：８０８０（ＭＣＳ−８）」を発表しました。（これも、処理スピード等の機能では、まだまだ、満足できるモノではなかったのです。）

　そして、１９７４年に、１９７０年代後半の主流の一つともいえる「８０８０ＣＰＵ」を開発したのです。これは、「ＭＣＳ−８」と比べ、機能は飛躍的に向上しました。

　この、「電卓技術の延長線」の中で生まれた、インテル社のマイコン（ＣＰＵ）に対して、「コンピュータを小型化する努力」の中で生まれたマイコン（ＣＰＵ）が、「モトローラ社」が開発した同じ８ビット・マイコンである「６８００ＣＰＵ」です。

　１９７８年当時、８０８０系、６８００系の他に、ザイログ社が８０８０ＣＰＵの機能向上＋周辺ＬＳＩをも、ひとつのチップ上に集積化した、「Ｚ−８０］とうい高級チップを発表し、マイコン界を「あっ」と言わせました。

　産業用の専門であったマイコンはどんなに安くても「数百万円」はしたのですが、「ワンチップ・コンピュータ」がマイコンの仲間入りをしたことによって、１９８０年代に入り、ホビーの分野にも急激に進出し、個人でも所有するようになり、マイコンが個人ユーザへと普及し、現在の「パソコン」に進化してきたのです。

２進数と１６進数	☆「０」と「１」。コンピュータ自身が唯一理解できる言葉です。 ★なぜ、「０」と「１」なのか？それは、電気で動いているからです。「０」と「１」とは、「ある」か「ない」かということです。つまり、電気が流れたら、ある＝１、流れなかったら、ない＝０、ということなのです。 ☆コンピュータには、「だいたい」とか、「中間」とか、そういった判断は根本的にはできません。できるとすれば、プログラム上の話です。ですから、「０」と「１」の２進数がコンピュータの基礎になるわけです。（コンピュータの持つ基本的な性能を示す数字のほとんどが「２」の乗数で表せます。） ★ここで、問題があります。コンピュータに理解できる２進数は、それを扱う人間には,とても扱い辛いものです。そこで登場するのが１６進数です。１６とは「２×２×２×２」（２の４乗）です。 １０進数 ２進数 １６進数 １０進数 ２進数 １６進数 ０００ ００００００００ ００ ０１６ ０００１００００ １０ ００１ ０００００００１ ０１ ０１７ ０００１０００１ １１ ００２ ００００００１０ ０２ ０１８ ０００１００１０ １２ ００３ ００００００１１ ０３ ０１９ ０００１００１１ １３ ００４ ０００００１００ ０４ ０２０ ０００１０１００ １４ ００５ ０００００１０１ ０５ ： ： ： ００６ ０００００１１０ ０６ ３２ ００１０００００ ２０ ００７ ０００００１１１ ０７ ： ： ： ００８ ００００１０００ ０８ ６４ ０１００００００ ４０ ００９ ００００１００１ ０９ ： ： ： ０１０ ００００１０１０ ０Ａ １２８ １０００００００ ８０ ０１１ ００００１０１１ ０Ｂ ： ： ： ０１２ ００００１１００ ０Ｃ ２５３ １１１１１０１１ ＦＤ ０１３ ００００１１０１ ０Ｄ ２５４ １１１１１１１０ ＦＥ ０１４ ００００１１１０ ０Ｅ ２５５ １１１１１１１１ ＦＦ ０１５ ００００１１１１ ０Ｆ ２５６ １００００００００ １００ ☆上の表からわかる様に、１０進数に対して、２進数は２の乗数ごとに桁が上がり、１６進数は１６の倍数で桁が上がります。
ビットとバイト （ワード） （ＯＳ）	★パソコンに関する単位でよく目にする、「１６」、「３２」、「６４」、「１２８」とは、すべて２進数の桁の区切りであることがわかります。 ☆２進数の桁数のことを「ビット」と呼びます。１ビットとは２進数の１桁の値を示し、１ビットで表現できる数は「０」か「１」の２通りということになります。４ビット＝（００００）２〜（１１１１）２、とは０〜６３までの６４通りを表現できます。また、８ビット＝（００００００００）２〜（１１１１１１１１）２では、０〜２５５までの２５６通りが表現できるということです。 ★では、１６ビットは？・・・２進数の１６桁までで表現できる数字です。 １ビットごとに、２進数の桁が１つ上がり、２進数で１桁上がるということは、乗数が１上がるということであると、先ほど説明しましたよね？ですから２の１６乗です。よって１０進数に直すと、 ２×２×２×２×２×２×２×２×２×２×２×２×２×２×２×２＝６５５３６ となり、０〜６５５３５までの６５５３６通りを表現できる大きさということになります。 ☆パソコンの世界では、（２５５）１０＝（１１１１１１１１）２＝（ＦＦ）１６を一区切りとしています。これが「１バイト」です。 ★１バイト＝８ビットです。正確には、「１バイトは８ビットで表現できる」と言った方が正しいでしょうね。 ☆コンピュータには８ビットパソコンとか、１６ビットパソコンなどと呼ばれるものがありますが、これは何でしょうか？ ★コンピュータはそれぞれの種類で、扱えるビットの基本単位（ワード）が決まっています。８ビットパソコンとは、８ビットを１ワードとして扱えるパソコンのことで、１６ビットパソコンとは、１６ビットを１ワードとして扱えるパソコンということになます。 ☆では、８ビットパソコンと、１６ビットパソコンとでは、何が違うのか？ ８ビットでは２５６通りを表現できますから、２５６個の異なった基本命令を理解でき、１６ビットでは６５５３６個の異なった基本命令が理解できるということです。 ★人間の言葉でいうと、アルファベットは５ビットで区別でき、ひらがなは６ビットで区別できます。カタカナを含めると７ビットも必要となります。実際の日本語コードはさらに、濁点や小文字なども含みますので８ビット（２５６通り）で表現しています。英語コードでは、大文字の他に、小文字や数字などを含め、７ビット（１２８通り）で表現されています。 ☆つまり、８ビットパソコンから、１６ビットパソコンに進化するということは、２倍の進化ではなく、２乗の進化であり、基本性能が桁違いにすごい！！ということです。また、３２ビットパソコンとなると、４２９４９６７２９６通りの基本命令が理解ができ、６４ビットでは・・・、後はご自分で計算して下さい。（笑） ★ＯＳ（オペレーティング・システム）でも、１６ビットＯＳ（ＭＳ−ＤＯＳ、Ｗｉｎｄｏｗｓ３．１等）や、３２ビットＯＳ（Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００等）などがありますが、基本的な意味はこれまで説明した通りです。 ☆Ｗｉｎｄｏｗｓ９５／９８は１６ビットと３２ビットを両方が扱えます。だからすごいのか・・・？というと、そうとは言い切れず、互換性の点で便利ではあるが、システム等のトラブルの原因となる場合もあります。
ＦＡＴと容量 （マザーボード） （ＣＰＵ） （メモリ）	★パソコンを使うためには、ディスプレイ、マザーボード（ＣＰＵやメモリ、ハードディスクなどを取り付ける基本プリント基板）、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ（記憶装置）、ハードディスク、キーボード、ＯＳなどが必要です。 ☆そして、ＯＳをハードディスクにインストールしなければ、パソコンは使えませんが、その前に、ハードディスクの「フォーマート」が必要です。その「フォーマット」の１つの種類が「ＦＡＴ］（ファット）です。Ｗｉｎｄｏｗｓ９５／９８の場合、「ＦＡＴ１６」と「ＦＡＴ３２」が選べますが、その違いとは・・・？ ★「フォーマット」とは、「無地の用紙に文章を書きやすくするために罫線を引く」、という様なことを、ハードディスクに対しても行うことで、「書き込む文字や文章の種類によって罫線を引き分ける」ように、ハードディスクも使い方によって「フォーマット」の方法を変える必要があります。 ☆ハードディスクをフォーマットすると、まず「トラック」（外周）を作成し、次に「セクタ」（領域）を作成します。これが物理フォーマットです。（「トラック」とは「横軸の罫線」で、「セクタ」とは「縦軸の罫線を引くことによってできたマス」だと考えてください。）この「セクタ」が、データを書き込む最小単位になります。 ★次に、この「セクタをどうやって使って書き込むのか？」という、ルールをを決めます。これが、「理論フォーマット」です。 ☆セクタのサイズはハードディスクの大きさに関係なく、一律「５１２バイト」と決まっていますが、これでは書き込むのに単位が細かすぎて効率が悪いので、いくつかのセクタを１つにまとめて、ファイル（データの集合体）を書き込みます。このファイルの書き込まれる最小単位が「クラスタ」（ファイル・アロケーション・ユニット）で、クラスタを管理するシステムが「ＦＡＴ」（File Allocation Table）です。ＦＡＴは、どのファイルが、どこに、どのように、書かれているのかを記録しています。 ★「ＦＡＴ１６」とは・・・ 「１６」とは、１６ビットのことで、管理できるクラスタの数は２の１６乗個＝６５５３６個です。ＦＡＴ１６では１クラスタ＝３２ＫＢ（キロバイト）と、決まっているので、 ６５５３６×３２ＫＢ＝２０９７１５２ＫＢ＝２０４８ＭＢ＝２ＧＢ となり、ＦＡＴ１６でフォーマットできるのは、最大２ＧＢまでということになります。 ☆ここで、コンピュータの単位の追加説明をします。「１ＫＢ」＝１キロバイトですが、正確には「１ケーバイト」です。「Ｋ＝キロ」とは数学的には「１０００倍」を意味しますが、コンピュータの世界では「１０２４倍」なのです。 「１０２４＝２の１０乗」という意味です。 ですから、２ＧＢ（ギガバイト）は１０２４倍して２０２４ＭＢ（メガバイト）、さらに１０２４倍して、２０９７１５２ＫＢとなります。バイトで示すにはさらに、１０２４倍して下さい。同様にＭ（メガ）＝１００万倍、Ｇ（ギガ）＝１０億倍、Ｔ（テラ）＝１兆倍も、数学の意味とは異なります。すべて１０２４倍が基本になっています。 ★「ＦＡＴ３２」とは・・・ ３２ビットのフォーマットですから、２の３２乗個＝４２９４９６７２９６個のクラスタ管理ができます。ＦＡＴ３２では１クラスタ＝４ＫＢですから、 ２の３２乗×４÷１０２４÷１０２４÷１０２４＝１６ＴＢ となり、理論的には１６ＴＢまでのハードディスクがフォーマットできることになりますが、実際には２ＴＢ（２０４８ＧＢ）までしか管理できないことになっています。（そんな大きいハードディスクはありませんけど・・・） ☆ＦＡＴ３２の最大のメリットは、ハードディスクを大きくフォーマットできることよりも、１クラスタのサイズが小さい事にあります。たった１ＫＢのファイルでもＦＡＴ１６では、３２ＫＢの容量を必要としますので、３１ＫＢが無駄になります。ＦＡＴ３２では３ＫＢの無駄ですみます。極端な話、ＦＡＴ１６では１ＫＢのファイルを約６万５千個記録したら、実際のサイズは約６４ＭＢに満たないにもかかわらず、「２ＧＢのハードディスクがいっぱいになってしまう」ということになります。 ★ＦＡＴ３２のデメリットとして、ＦＡＴ１６との互換性がないので、メインドライブがＦＡＴ１６の場合、ＭＳ−ＤＯＳの起動ディスクで起動すると（Ｗｉｎｄｏｗｓでは問題ありませんが）、他の「ＦＡＴ３２のドライブが見えない」という事態になります。しかし、一般ユーザがＭＳ−ＤＯＳでメイン（Ｗｉｎｄｏｗｓ）以外のドライブを操作する機会は皆無でしょう。また、ＦＡＴ３２をサポートしていないディスクツールを使うことはできませんが、ＭＳ−ＤＯＳやＷｉｎｄｏｗｓ３．１の古いツールをＷｉｎｄｏｗｓ９５／９８で使う機会があるのか？といえば、これも一般ユーザには縁の無い話で、まして、アプリケーション・ソフトに関しては「ＦＡＴ３２には対応していません」などの注意書きは見る機会がないように、専門書などに念のために書かれた、「ＦＡＴ１６の方が安全です」という文章も、Ｗｉｎｄｏｗｓ９５（４．００．９５０Ｂ）以降のユーザには、ほとんど縁のない話です。 ☆ですから、Ｗｉｎｄｏｗｓ９８の再インストールで、ＯＳを入れ直す場合などは、ＦＡＴ３２の方がメリットは大きいでしょう。ただし、Ｗｉｎｄｏｗｓ９８のツールにある「ドライブ・コンバータ（ＦＡＴ３２）」を使う場合は、システムを保持したままのＦＡＴの変換を行うので細心の注意がひつよです。停電、フリーズ（特にクラスタにエラーがある場合はフリーズしやすい）などで変換処理が完了できなかった場合は、ハードディスクが損傷し、、再起動してもＷｉｎｄｏｗｓが起動しない危険性がかなり高くなります。

お役にたったでしょうか？
進化し続け、扱いやすくなった現在のパソコンを私たちは利用していますが、日常使っている用語の中には、実はその意味を理解できてきない用語が意外に多いかもしれません。
「こんな基礎用語を解説して欲しい」というご希望があれば、お便り下さい。「基礎の基礎」に適すると判断した場合、解説を追加いたします。また、ご意見もお待ちしております。
最後まで読んでいただき、ありがとうございました。