パソコン内部の仕組みについて

質問

コンピュータ関係にお詳しい方、ぜひお教え願います。
汎用コンピュータ内部についての質問です。

(1)「レジスタ」、「システムリソース」、「主記憶」、「CPU」のそれぞれの役割と、また、これらはどのように関係しているか
(2)これら（上記）が磁気ディスクとどのように関連して動いているか
(3)常駐プログラムは、通常これら（上記）のどこに読み込まれ、常駐しているのか（または別の場所？）

自分でもいろいろ調べてみたんですが、関係性や動きがいまいち分かりませんでした。
（知識不足ではちゃめちゃな質問であったとしたら、すいません。）

回答No.2

heinell · ベストアンサー

>パソコン内部の仕組みについて
>汎用コンピュータ内部についての質問です。

実は汎用コンピュータというと、俗に言う大型コンピュータを指します。
これを言い間違えるところからして「情報処理試験の勉強用だね？」と予想するのですが（汗汗）

以下はとりあえずパソコンという事で話します。
基本は一緒です。

(1)「レジスタ」、「システムリソース」、「主記憶」、「CPU」のそれぞれの役割と、また、これらはどのように関係しているか

CPU：
計算・判断などの処理を行う部品。
CPU自体が一度に保持できる記憶容量は非常に小さいので、処理手順（プログラム）や記憶項目（データ）は都度主記憶から読み込む。

主記憶：
CPUから直接読むことができる記憶領域。普通メインメモリと言われる。(注：フラッシュメモリはディスクの一種)
ディスクなどの記憶領域は一回主記憶に転送しないとCPUから読めないので主記憶とは言われない。

レジスタ：
CPUの中にある計算や処理のために用いる極少量の記憶領域。
→電卓を叩くときの１＋２＝３みたいな要素があったときの、１・２・３を蓄えておく場所(計算用領域としてのレジスタなど)
極少量しかないので、元の数値（１・２）や結果（３）は普通次の処理の前に主記憶に戻す（そういうプログラムを組む）

まず上記のはハードウェアに属する事。特にレジスタはCPUのさらに中にある一部分で、肉眼で見えるものじゃないです。

システムリソース：
これだけソフトウェア（主にOS）の話。

CPUから見れば、主記憶・周辺機器・グラフィックなどなどいろいろ管理するものがあるが、それの管理簿として確保されるデータ領域。
こういう管理簿がななければ未整理の倉庫同然になり「管理不能で実質的に仕事として使えない」という状態にある。
（例えば主記憶が非常に大量にあっても、管理しきれない部分は放置せざるをえなくなる）

>(2)これら（上記）が磁気ディスクとどのように関連して動いているか

１．基本的にCPUは処理をするために主記憶にプログラム・データがなければならない。
なので磁気ディスクにあるデータを処理するためには主記憶に読み込み処理が必要。

２．メモリは非常に高価なので大量に用意しいくい。
そのため、OSの機能として、主記憶で今使っていない部分を磁気ディスクに書き出し、その部分を空けて再利用する事（仮想メモリという）で、あたかも磁気ディスクも主記憶の一部のように見せかけて使うこともある。
しかし、この仮想メモリへの書き出し＆読み戻し（スワップ）には主記憶を直接読みに行く事に比べ桁外れの長い時間がかかる。（このスワップ処理も平行して動いているプログラムとして動いている事なので、システム全体の負担が大きい）

>(3)常駐プログラムは、通常これら（上記）のどこに読み込まれ、常駐しているのか（または別の場所？）
常駐プログラムは主記憶上にある。但し実際に処理をしていない時には仮想記憶としてメモリ上ではなくディスク上にあるかもしれない。（当然その常駐プログラムが処理を行うときは主記憶上に呼び戻される）

レジスタは一般のパソコンユーザが意識することはほぼあり得ません（恐らく情報処理試験用の勉強以外では極一部の人しか意識しない問題）
システムリソースはWindows3.1の頃には容量が小さすぎて誰でも直面する致命的な問題。95・98・Meではやや問題になるって感じだったんですが、最近（WindowsNT系）では殆ど意識されなくなりました。（極希に見ることもありますが）

お礼

迅速なご回答ありがとうございます。それぞれの役割から内部の仕組みまで非常に分かりやすかったです。他の分野でも参考書などでは分からないことがあるので、また、その時はよろしくお願いします。御察しの通り、情報処理の勉強をしている学生です。ありがとうございました。

回答No.1

ann_dv

レジスタ
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AC%E3%82%B8%E3%82%B9%E3%82%BF_(CPU)

CPU内部にある、1時的に数値を格納しておく小さな入れ物のようなものです。
上記URLを隅々までご確認頂ければお判りかと思いますが、一重に「レジスタ」
と言っても、種類によって用途は様々です。

システムリソース
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AA%E3%82%BD%E3%83%BC%E3%82%B9_%28%E6%83%85%E5%A0%B1%29#Windows.E3.81.AB.E3.81.8A.E3.81.91.E3.82.8B.E3.83.AA.E3.82.BD.E3.83.BC.E3.82.B9

一般的に言われている「システムリソース」とは、CPUの処理能力やメモリ、
HDD等の容量を示します。
また、下記URLで解説されているように、OSの中核となるコンポーネントが
使用するメモリ領域を限定的に「システムリソース」と表現する場合もあります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%A0%E3%83%AA%E3%82%BD%E3%83%BC%E3%82%B9

主記憶装置
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%BB%E8%A8%98%E6%86%B6

いわゆる「メモリ」を示します。

CPU
http://ja.wikipedia.org/wiki/CPU

コンピュータの頭脳に該当する装置です。

(2)に関してはうまく説明できません。
磁気ディスクとは、HDDを示しているのかも知れませんが、磁性体を使用した
記録媒体全般を「磁気ディスク」と呼びます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A3%81%E6%B0%97%E3%83%87%E3%82%A3%E3%82%B9%E3%82%AF

広い意味で捉えれば、磁気ディスクも「システムリソース」の一部です。

(3)基本的に「常駐」と言うのは「メモリに常駐」している事を示します。
常駐していないプログラムは、通常HDDに記録されており、起動させたい時だけ
HDDからメモリにコピーされて起動します。
CPUが直接処理できるのは、メモリに展開されているデータのみである為、ソフト
を起動するには一旦メモリにコピーする必要があります。

お礼

迅速なご回答ありがとうございます。回答内容を読んでだいぶ理解できてきました。また、ひとつの用語に関して呼び方は同じでも（レジスタやシステムリソースなど）用途によって複数の意味を持つ場合があることなど今後の勉強にも非常に参考になりました。ありがとうございました。