共通テスト情報Ⅰ・3-11

コンピュータの仕組みの一問一答

共通テスト「情報Ⅰ」の「デジタル化とコンピュータ」から、コンピュータの仕組みに関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。

問13-11・基礎

コンピュータの5大装置に含まれないものはどれか？

①通信装置
②演算装置
③制御装置
④記憶装置

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正解 ①通信装置

解説
正解は「通信装置」。5大装置は、入力装置・出力装置・記憶装置・演算装置・制御装置の5つ。

なぜ
コンピュータは、データを入れる（入力）、覚える（記憶）、計算する（演算）、全体に指示を出す（制御）、結果を出す（出力）という働きに分けて考える。ネットワークとのやり取りも、外とデータを入れたり出したりする働き（入出力）として考える。5大装置の中に「通信装置」という分類はない。

ひっかけ注意

・「演算装置」…足し算などの計算や、大小の比較を行う装置。5大装置の1つで、制御装置と合わせてCPUを構成する。
・「制御装置」…命令を読み取って解読し、他の装置に指示を出す装置。5大装置の1つで、演算装置と同じくCPUの中にある。
・「記憶装置」…プログラムやデータを覚えておく装置。5大装置の1つで、主記憶（速い）と補助記憶（大容量）の2種類に分かれる。

問23-11・基礎

CPU（中央処理装置）の性能指標の一つで、1秒間に刻む信号の回数を表し、一般に数値が高いほど処理が速いとされるものは何か？

①コア数
②クロック周波数
③キャッシュ容量
④バス幅

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正解 ②クロック周波数

解説
正解は「クロック周波数」。CPU が動作のタイミングをそろえるために1秒間に刻む合図（クロック）の回数で、単位は Hz。

なぜ
CPU の各部分は、このクロックに合わせて動く。例えば2GHz（ギガヘルツ）なら、1秒間に20億回（2×10⁹回）の合図を刻む。回数が多いほど、同じ時間に多くの動作を進められる。ただし1回のクロックでどれだけ仕事ができるかは CPU によってちがうので、周波数だけで性能は決まらない。

ひっかけ注意

・「コア数」…CPUの中で処理を行う核（コア）の数。コアが2つなら、2つの処理を本当に同時に進められる（マルチコア）。
・「キャッシュ容量」…CPUの近くに置く高速なメモリの大きさ。大きいほど、遅い主記憶までデータを取りに行く回数が減る。
・「バス幅」…装置の間で一度に運べるデータのビット数。例えば64ビット幅なら、1回で64ビットを送れる。

問33-11・基礎

図の「？」のように、CPUと主記憶装置（メインメモリ）の速度差を埋めるために、CPUの内部などに置かれる高速な小容量メモリはどれか？

自作の模式図

①SSD
②HDD
③キャッシュメモリ
④仮想メモリ

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正解 ③キャッシュメモリ

解説
正解は「キャッシュメモリ」。よく使うデータを CPU のすぐ近くに置いて、待ち時間を減らす高速なメモリ。

なぜ
CPU はとても速いが、主記憶装置からデータを読むには時間がかかる。よく使うデータをキャッシュメモリに写しておけば、次からはすぐ読める。その代わり容量は小さい。図のように、CPU に近い側から、レジスタ→キャッシュメモリ→主記憶の順に、速くて小さいものから遅くて大きいものへ並ぶ（記憶階層）。

ひっかけ注意

・「SSD」…フラッシュメモリを使う補助記憶装置。電源を切っても消えないが、読み書きは主記憶よりずっと遅い。
・「HDD」…回転する磁気ディスクに記録する補助記憶装置。大容量だが、動く部品があるためSSDより読み書きが遅い。
・「仮想メモリ」…補助記憶の一部を主記憶の代わりに使う仕組み。主記憶が足りないときの対策で、使うと速さはむしろ落ちる。

問43-11・基礎

電源を切るとデータが消えてしまう（揮発性）が、動作が高速で、実行中のプログラムやデータを一時的に保持する装置はどれか？

①HDD
②SSD
③USBメモリ
④主記憶装置（メインメモリ）

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正解 ④主記憶装置（メインメモリ）

解説
正解は「主記憶装置（メインメモリ）」。今動いているプログラムやデータを置いておく場所で、電源を切ると中身が消える。

なぜ
CPU は主記憶装置から命令やデータを読んで処理する。主記憶に使う半導体メモリは速いが、電気が切れると記憶を保てない（揮発性）。長く残したいデータは補助記憶装置に保存する。

ひっかけ注意

・「HDD」…磁気で記録する補助記憶装置。電源を切っても消えない（不揮発性）ため、ファイルを長く保存するのに使う。
・「SSD」…フラッシュメモリで記録する補助記憶装置。電源を切っても消えず、HDDより読み書きが速い。
・「USBメモリ」…フラッシュメモリを使った持ち運び用の記憶装置。電源を切っても消えないので、ファイルの受けわたしに使う。

問53-11・基礎

補助記憶装置の一つで、磁気ディスクではなく、フラッシュメモリを使用してデータを保存する、高速で衝撃に強い装置はどれか？

①SSD
②HDD
③DVD
④BD

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正解 ①SSD

解説
正解は「SSD」。Solid State Drive の略で、フラッシュメモリという半導体の部品にデータを記録する。

なぜ
SSD には回転する円盤や動く読み取り部品がない。そのため読み書きが速く、落としたときなどの衝撃にも強い。電源を切ってもデータは消えない。

ひっかけ注意

・「HDD」…Hard Disk Drive。磁気ディスクを回転させて記録するため、「フラッシュメモリを使う」という条件に合わない。
・「DVD」…レーザー光で読み書きする光ディスク。ディスクを回転させて読むため、動く部品のないSSDとは仕組みが違う。
・「BD」…Blu-ray Disc。DVDより大きな容量を記録できる光ディスク。フラッシュメモリを使うSSDとは記録の方法が違う。

問63-11・標準

1つのCPUパッケージの中に、実際に計算処理を行う核（コア）を複数搭載し、並列処理を可能にする技術を何と呼ぶか？

①マルチタスク
②マルチコア
③パイプライン
④オーバークロック

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正解 ②マルチコア

解説
正解は「マルチコア」。1つの CPU に処理をする部分（コア）を複数入れ、同時に別々の処理を進められるようにした技術。

なぜ
コアが2つなら、2つの処理を本当に同じ時間に進められる。仕事を分けられる処理ほど速くなる。

ひっかけ注意

・「マルチタスク」…OSが複数のプログラムを短い時間で切り替え、同時に動いているように見せるしくみ。コアが1つでもできる点が違い。
・「パイプライン」…命令の取り出し・解読・実行の段階を少しずつずらして重ね、効率を上げる方法。コアの数は増やさない。
・「オーバークロック」…CPUを、決められたクロック周波数より高い周波数で動かすこと。コアの数は変わらない。

問73-11・基礎

周辺機器を接続するための規格で、PCの電源を入れたまま抜き差し（ホットプラグ）でき、キーボードからHDDまで幅広く使われているものはどれか？

①HDMI
②VGA
③USB
④Ethernet

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正解 ③USB

解説
正解は「USB」。Universal Serial Bus の略で、いろいろな周辺機器を共通の方法でつなぐための規格。

なぜ
USB はキーボードやマウスから、外付けの記憶装置まで、種類のちがう機器を同じ形の口でつなげる。電源を入れたまま抜き差しでき、機器に電気を送ることもできる。

ひっかけ注意

・「HDMI」…ディスプレイやテレビに、映像と音声をデジタル信号で送る規格。キーボードや記憶装置をつなぐためのものではない。
・「VGA」…ディスプレイにアナログの映像信号を送る規格（アナログRGB）。映像専用で、音声や一般のデータは送らない。
・「Ethernet」…有線LANの規格。LANケーブルでコンピュータどうしをつなぎ、ネットワークでデータをやり取りするときに使う。

問83-11・基礎

CPUが直接理解して実行できる、0と1の羅列で書かれた最も低レベルな言語はどれか？

①高水準言語
②アセンブリ言語
③スクリプト言語
④機械語（マシン語）

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正解 ④機械語（マシン語）

解説
正解は「機械語（マシン語）」。CPU がそのまま読んで実行できる、0と1の並びで表された命令。

なぜ
CPU は0と1の命令しか実行できない。人が書いたプログラムは、機械語に翻訳（コンパイル）されるか、機械語で動く解釈用のプログラム（インタプリタ）が読みとって実行する。どんな機械語が使えるかは CPU の種類ごとにちがう。

ひっかけ注意

・「高水準言語」…Pythonなど、人が読み書きしやすい言語。CPUはそのまま実行できないため、コンパイラやインタプリタを使う。
・「アセンブリ言語」…機械語の命令をADDのような短い英字に置き換えた言語。アセンブラで機械語に変換してから実行する。
・「スクリプト言語」…インタプリタで読みながら実行することが多い、手軽に書ける言語。CPUが直接実行できる形ではない。

問93-11・基礎

コンピュータにおいて、映像や画像の処理に特化した演算装置で、近年はAI（深層学習）の計算にも多用されているものはどれか？

①GPU
②CPU
③FPGA
④BIOS

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正解 ①GPU

解説
正解は「GPU」。Graphics Processing Unit の略で、画像を描くための計算を得意とする演算装置。

なぜ
画像は画素ごとに同じような計算を繰り返す。GPU は単純な計算をたくさん同時に（並列に）行える。深層学習でも同じ形の計算を大量に行うので、GPU がよく使われる。

ひっかけ注意

・「CPU」…命令を順に読んで実行する、コンピュータの中心の装置。制御装置と演算装置をまとめたもので、画像専用ではない。
・「FPGA」…作ったあとで中の回路を書き換えられる集積回路。用途に合わせて回路を組むための部品で、画像専用の装置ではない。
・「BIOS」…電源を入れたときに最初に動き、ハードウェアの準備とOSの起動を行うプログラム。計算を受け持つ装置ではない。

問103-11・標準

OSやアプリケーションが、主記憶装置の容量よりも多くのメモリを使おうとした時に、補助記憶装置の一部をメモリの代わりとして使う技術はどれか？

①キャッシュメモリ
②仮想メモリ
③ディスクデフラグ
④クラウドストレージ

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正解 ②仮想メモリ

解説
正解は「仮想メモリ」。補助記憶装置の空きを使って、主記憶装置が実際より大きいように見せるしくみ。

なぜ
主記憶が足りなくなると、しばらく使わないデータを SSD や HDD に移し（スワップアウト）、必要になったら主記憶にもどす。これで大きなプログラムも動かせる。ただし補助記憶は遅いので、使いすぎると動作が遅くなる。

ひっかけ注意

・「キャッシュメモリ」…CPUと主記憶の速度差を埋める、高速で小さなメモリ。速さを上げるためのもので、容量不足は補わない。
・「ディスクデフラグ」…ばらばらに記録されたファイルを並べ直し、読み書きを速くする処理。主記憶の容量は増えない。
・「クラウドストレージ」…インターネット上のサーバにファイルを保存するサービス。通信を通すため、主記憶の代わりには使わない。

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※本ページの問題・解説は、生成AI（人工知能）を活用して作成しています。