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コンピュータの種類

れまで、基礎知識の学習の中では、用語として「パソコン」または「コンピュータ」という同義語を用いて解説してきました。

解説においては、極力この2つの用語の混同を避けてきましたが、やむを得ず使い分けたケースがあり、時には単一ページ内であっても「パソコン」と表現したり「コンピュータ」と表現することがあったと思います。

確かに2つの用語は一般的には同義語であっても、理解を深めるための基礎知識の学習にあたっては、それらが厳密には異なる用語であることを知っておかなければなりません。

具体的には、インターネット上で無数に接続された「コンピュータ」という表現が、インターネット上で無数に接続された「パソコン」では文意がおかしいのです。

この違いは、「パソコン」というものの定義を知ることで理解することができます。パソコンという用語は、

パーソナルコンピュータ(Personal computer)

の略になります。つまり、個人や家庭での利用を目的とした小型の汎用コンピュータの略称が「パソコン」になるわけです。したがって「コンピュータ」という用語は、パソコンを含むすべてのコンピュータを総称した用語になり、コンピュータの定義の中にパソコンも含まれるのです。

コンピュータの定義は「電子計算機」です。CPUやメモリ等の5大装置を搭載したすべての機器は「コンピュータ」に定義されます。

そうすると、先ほどの例の文意を理解することができるでしょう。インターネット上で無数に接続された「コンピュータ」としなくては、インターネット上に存在するコンピュータはパソコンのみではないため、正確な表現ではなくなってしまうのです。サーバなどの高性能コンピュータは「パーソナルコンピュータ」ではありません。(パソコンの場合もありますが)

さて、ではパソコンの他にコンピュータにはどのような種類があるのでしょうか?

スーパーコンピュータ

多量の計算を高速に実行するという計算機本来の目的を極限まで追求したコンピュータで、大規模な科学技術計算等に用いられます。スパコンと略されることもあります。(「2位じゃだめなんでしょうか?」で有名になりました)

非常に高度な数値計算を超高速で処理するため、宇宙技術研究や素粒子物理学、気象予測、化学分析、原子炉工学など、各種数値シュミレーション等の研究開発分野では必要不可欠なコンピュータとなっています。

2位じゃだめなんでしょうか?で批判された某大臣ですが、スーパーコンピュータの性能は国家の技術レベルを示す指標でもあります。(詳しくは、後述します)

スーパーコンピュータの明確な定義はありませんが、日本では文部科学省が「1.5TFROPS以上」と規定しているようです。「1.5T」とは1.5テラのことで「1.5兆」になり、FROPS(フロップス)とは1秒間に処理可能な浮動小数点演算の回数を表す単位です。したがって、1秒間に「1.5兆回」以上の計算能力でスーパーコンピュータとなります。

パソコンのCPUの処理能力は数GHz(ギガヘルツ)程度ですので、その差は歴然です。(詳しくは、CPUとは を参照してください)

2008年には、IBM社の「Roadrunner(ロードランナー)」と呼ばれるスパコンが1秒間に1,000兆回もの計算を達成し、世界最速と認められました。ちなみに、「Roadrunner」は1,000兆単位であるため、テラの上の単位である「ペタ(P)」が用いられ、正確な処理速度は、1.026PFLOPSです。

現在、スーパーコンピュータの速度上位500位までを定期的にランク付けして評価するプロジェクトが発足しており、ウェブサイトで公開され、年に2回の更新を行っています。(詳しくはページ下の 参考サイト を参照してください)

このように、スパコンは主に国家や大企業、大学等の大規模シミュレーションに用いられ、価格も天井知らずで、とても個人レベルで扱うようなコンピュータではありません。

メインフレーム(汎用コンピュータ)

企業業務の集中処理等に利用される大型コンピュータで、ネットワークで接続されたいくつもの端末によって共有されます。

つまり、一台で多数の業務を処理することができ、安定性、セキュリティの確保された業務の中核を担うコンピュータになります。

汎用(はんよう)の名前通り、あらゆる分野に利用されていますが、それ以前のコンピュータは用途ごとに製造されていたため、ソフトウェアに合わせて汎用的に機能を提供できるコンピュータの登場で「汎用」と呼ばれるようになったのです。

したがって、メインフレームと接続された端末は、処理装置や記憶装置を搭載しておらず、処理はメインフレームが集中して行う構造になっているのが一般的です。

そのため、個人用汎用コンピュータである「パソコン」の普及とダウンサイジング(機器の高性能小型化とコストダウン)により、メインフレームの需要は減り、企業のシステムネットワーク形態はメインフレームから、

クライアントサーバシステム

にシフトしてきました。クライアントサーバシステムは、サーバコンピュータと複数のパソコン(クライアント)を接続して、互いに処理を分担しながら連動して動作するというネットワーク形態です。

サーバはクライアントの要求に対し、処理を実行して結果をクライアントに返します。メインフレームによる集中処理と基本的には同じに見えますが、サーバはデータベース処理等の共通処理を行うのみで、その他の基本的な処理は各クライアントが行うところに違いがあります。

メインフレームによる集中処理では、すべての処理を一括してメインフレームが行うため、端末は処理能力を持たず、メインフレームの一部というイメージになります。クライアントサーバシステムではクライアントが処理能力を持ち、相互にデータをやり取りして分散処理を行います。

クライアントサーバシステムは、メインフレームに比べて安価に構築することができ、拡張性にも富んでおり、サーバを増設することで業務を拡張することができる(例えばメールサーバ、ファイルサーバ、ウェブサーバ等)というメリットがあります。

逆にデメリットとしては、サーバが乱立する、管理・保守作業が増大する、特定のサーバに負荷が集中し処理速度が低下するといった点があげられます。

もっとも、大企業の業務ネットワークや金融機関のATM等の重要ネットワークでは、未だ信頼性、安定性ともに優れたメインフレームのネットワーク形態が主流です。(専用回線のネットワークという側面もあります)

また最近では、ウェブベースのサービスが主流となるにつれて自社サーバの保有から、クラウドコンピューティングへのシフトが進んでいます。

クラウドコンピューティングとは、サーバマイクロソフトなどの大企業が、データセンターという巨大なサーバシステムを構築し、それをユーザーが間借りするようなサービスです。インターネットに接続さえできればサーバを持つ必要もなく、データ保存も処理もすべてネット上のサーバに任せてしまうわけです。(詳しくは、Web2.0・Web3.0とは で解説しています)

ワークステーション

パソコンよりも高性能なコンピュータを指し、個人の業務用やサーバコンピュータ等に利用されています。一般的なワークステーションは、64ビットCPU、大容量のメモリが搭載されています。

パソコンの性能が飛躍的に向上しており、ワークステーションとパソコンの性能上の差はなくなりつつありますが、ワークステーションは業務用として安定性や速度を重視し、業務による高い負荷にも耐えられるように設計されています。

マイクロコンピュータ

自動車や家電製品、携帯電話などに組み込まれている小型コンピュータのことで、マイコンと略されることもあります。

マイクロコンピュータは、コンピュータといってもパソコンのように汎用的なものではなく、家電製品の制御等の単純な処理を行うもので、小型のマイクロプロセッサ(CPUを搭載したチップ)の一種になります。

技術の進歩により小型化と高性能化が進んでいます。

ミニコンピュータ

一昔前の大型のメインフレームが全盛の時代、それよりも多少性能の劣る小型コンピュータをミニコンピュータと呼んでいました。小型といってもメインフレームに比べてであり、小型冷蔵庫程度の大きさになります。

ミニコンピュータは、研究室や設計室のようなメインフレームよりもネットワーク規模の小さい環境で利用され、性能はメインフレームとパソコンの中間に位置するコンピュータです。

しかし、パソコンの普及にともなってミニコンピュータの需要は減り、またパソコンやワークステーションとの明確な区分はなくなっています。

日本では、通信制御や工場プラントの制御用として設備に組み込んで用いられていましたが、現在ではマイクロコンピュータに移行しています。

一般的なコンピュータの分類はこのようになりますが、この他にも特殊なコンピュータはいくつもあります。例えば、神経細胞(ニューロン)の構造や働きをコンピュータで模倣し、人間の脳が行っているような高度な情報処理を目指す「ニューロコンピュータ」などがあります。

ニューロコンピュータは、これまでコンピュータが苦手としていた文字認識や音声認識、画像認識などへの応用が進み、一部では実用化されています。株価予測にニューロコンピュータを利用したという事例もあるそうです。

また、日本の神戸市で、2006年から文部科学省が中心となり、次世代スーパーコンピュータの開発プロジェクトが進められました。次世代スーパーコンピュータは、

汎用京速計算機(ウルトラコンピュータ)

と呼ばれ、10PFLOPS級(1秒間に1京回)の計算処理能力を目指し、2011年には世界第1位を獲得しています。(翌年には、早くも世界第1位の座を明け渡していますが)

次世代スーパーコンピュータは、地球温暖化のシミュレーションや自動車衝突解析シミュレーションなど、非常に幅広い分野で、容易に実験ができないことや理論で解決できないことを、大規模なシミュレーションによって解明されることが期待されています。

このように、一口にコンピュータといっても様々な種類があり、用途があります。今後もますますコンピュータの小型化と高性能化が進み、至るところにコンピュータネットワークが偏在する「ユビキタス社会」が構築されて行くことでしょう。

また、汎用京速計算機のような次世代スーパーコンピュータによって、様々な自然現象や宇宙、科学の仕組みがシミュレーションされ、謎が解明して行くのです。

このまま技術の進歩が進んでいくと、スーパーコンピュータによって私たちの脳の仕組みをシミュレーションできるようになるとも言われています。

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更新履歴

2009年9月3日
ページを公開。
2009年9月3日
ページをXHTML1.0とCSS2.1で、Web標準化。レイアウト変更。
2014年5月23日
内容修正。
2018年2月2日
ページをSSL化によりHTTPSに対応。

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参考文献・ウェブサイト

当ページの作成にあたり、以下の文献およびウェブサイトを参考にさせていただきました。

TOP500(ウィキペディア)
http://ja.wikipedia.org/wiki/TOP500
コンピュータの種類・世代・仕組
http://homepage1.nifty.com/KSudou-NET/ks0D0D00.htm
サーバの集中運用とメインフレームの回帰
http://www.it-planning.jp/It110/faq181.htm

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