プログラム(Program)とは何か?メリットとは?

プログラムは、「命令」と「データ」から構成されます。

プログラムには、コンピュータに実行させる処理の順番を示す役割があります。

一般に、ハードディスクに保存されたプログラムは、マシン語に変換されてメモリーにコピーされます。

そして、CPUが、プログラムを解釈し実行します。

マシン語,高水準言語,低水準言語

マシン語は、CPUが解釈して実行できる言語です。

高水準言語とは、人間の言葉に近い構文のプログラミング言語の総称です。BASIC、C言語、C++、Java、Pascal、FORTRAN、COBOLなどです。

高水準言語のプログラムは、マシン語に変換してから実行します。

なお、高水準言語で記述されたプログラム をマシン語に変換することを「コンパイル」といいます。変換プログラムのことは「コンパイラ」と呼ばれます。

高水準言語に対して、マシン語は「低水準言語」と呼ばれます。

CPU

CPUは、CentralProcessingUnit(中央処理装置)の略称です。

コンピュータの頭脳となる装置です。

高水準言語で作成したプログラムは、コンパイルされてマシン語になり、CPUは、マシン語となったプログラムの内容を解釈して実行します。

CPUは、トランジスタから構成されたIC(IntegratedCircuit、集積回路)と呼ばれる電子部品であり、その内部は、数百万~数億個のトランジスタで構成されています。

機能面から見ると、CPUは、「レジスタ」「制御装置」「演算装置」「クロック」の4つの機能から構成されます。

レジスタは、処理対象となる命令やデータを格納します。

クロックは、CPUが動作するタイミングとなるクロック信号を発生させます。なお、クロックは、CPUの外部にある場合もあります。

制御装置は、クロック信号に合わせて、メモリー上の命令やデータをレジスタに読み出し、演算装置が、メモリーからレジスタに読み出されたデータを演算します。

そして、制御装置が、演算装置の演算結果に応じてコンピュータ全体を制御します。

メモリー

通常、「メモリー」とはメイン・メモリー(主記憶)を意味します。メイン・メモリーは、制御用チップなどを介してCPUとつながっています。

メイン・メモリーは読み書き可能なメモリー素子で構成されています。

1バイト(=8ビット)ずつにアドレス(番地)と呼ばれる番号が付いています。アドレスは、整数値で表されます。

CPUはこのアドレスを指定してメイン・メモリーに格納された命令やデータを読み出したり書き込んだりします。

メイン・メモリーに格納されている命令やデータはパソコンの電源を切ると消えます。

メイン・メモリーには、通常DRAM(DynamicRandomAccessMemory、ディーラム)チップを使います。

DRAMは、どのアドレスに対してもデータの読み出しと書き込みができます。

プログラムのメリット

プログラムのメリットとは、いったい何でしょうか。

機械は、入力された情報を、判断し、特定の情報を出力します。

判断する部分は、ハードウェアのみで実現することもできます。

たとえば、物理的な回路で構成することができます。

しかし、多様な製品を生み出すために、多様なハードウェアを開発するのは効率が悪いです。

そこで、判断する部分に、ソフトウェアであるプログラムを用いることで、問題が解決します。

プログラムの種類さえ変えれば、様々な機能を持った製品が生み出せるのです。

また、製品の改良など、状況の変化に応じて判断の仕方を変えたいときは、物理的な回路を変更する等せずとも、プログラムを書き換えるだけで、それが実現できます。

これらがプログラムのメリットなのです。