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「これは本格的なハードウェアです。」

これは、アクション映画でアーノルド・シュワルツェネッガーが銃や​​爆発物を手に入れたときに聞くことを期待するようなセリフです。ただし、同じフレーズがコンピューターの世界にも適用されることがよくあります。最新のビデオゲームをプレイしたいですか?本格的なハードウェアを梱包したほうがよいでしょう。ビデオ編集用に作られたマシンですか？いくつかの本格的なハードウェアが詰め込まれています。しかし、そもそもコンピュータのハードウェアとは何でしょうか?

簡単な答え: コンピュータ ハードウェアは、コンピュータを動作させる物理コンポーネントで構成されています。一方、ソフトウェアは、これらすべてのコンポーネントに何を行うかを指示するプログラミングです。 WindowsもPhotoshopもWebブラウザもソフトウェアです。ソフトウェアの操作方法を知ることは、車の運転方法を知ることに似ています。それは、コンピューターを日常的に使用するためのものです。しかし、ハードウェアを理解することは、車がどのように機能するかを知ることに似ています。本格的なハードウェアとつまらないハードウェアを区別できれば、平凡なコンピュータに浪費することはなくなります（または、必要以上に強力で高価な製品を購入することもありません）。

ハードウェアとは、コンピューターに生命音を響かせる物理的な部品を表すことは誰もが知っています。しかし、それらの個々の部分は何でしょうか？おそらく、プロセッサ、または中央処理装置 ( CPU ) について聞いたことがあるでしょう。それがコンピューターの心臓部です。プログラム（ソフトウェア）から命令を受けて計算を行い、結果を出力するチップです。それは最も重要な部品かもしれませんが、決して唯一の部品ではありません。車の部品を理解するのと同じように、コンピュータ ハードウェアを理解することは、問題が発生したときに修理するのに役立つ可能性があります。

コンピュータの構成要素

1980 年代までに、コンピューターは家庭に収まるほど小型になりましたが、それでも高価すぎて、一般の人が組み立てるには特殊すぎました。それが大きく変わったのは 1990 年代から 2000 年代で、今ではコンピューターは適切な部品と少しの忍耐力とドライバーがあれば驚くほど簡単に組み立てられるようになりました。

すべてのコンピュータには、いくつかの基本的な部分が組み込まれています。ケースまたはタワーにはすべてのコンポーネントが収納され、マザーボードが収まる大きな開口部が付いています。マザーボードはコンピューターの神経系であると考えてください。マザーボードは、コンピューターの各コンポーネントを接続する回路がエッチングされたグラスファイバーの大きな板です。コンピューター ハードウェアのすべてがマザーボードに接続されます。

ケースには、コンピューターを冷却するためのファンや、コンピューターのすべての部分の電力変換を処理する大型の電源ユニット (PSU) 用のスペースも含まれています。ランダム アクセス メモリ (RAM) は、プロセッサがすぐにアクセスできる方法でデータを保存する集積回路です。ハード ドライブとソリッド ステート ドライブは、さまざまなテクノロジーを使用してギガバイトまたはテラバイトのデータを保存します。グラフィックス カードは、CPU や高性能 RAM とは異なるタスク専用のプロセッサーを備えた独自の小さなエコシステムです。コンピューターを動かすのに必要なのは、これだけです。プロセッサーがマザーボードに接続されている場合、プロセッサーを冷却するためにヒートシンクがその上に置かれます。

今日の部品のラベルはより良くなり、ケースはより入手しやすくなり、コンピューター ハードウェアはかつてないほど安価になりましたが、実際の PC の構成は実際にはそれほど変わっていません。

コンピュータハードウェアの進化

パーソナル コンピューターの基本コンポーネントは、現在も 1990 年代とほぼ同じです。まあ、おそらく「多い」というよりは「少ない」かもしれません。部品は依然として、以前と同じ全体的な機能を実行します。マザーボードは依然としてコンピューターの中心ハブとして機能し、すべてがそれに接続されています。プロセッサは依然として指示に従います。 RAM には素早いアクセスのためにデータが保存され、ハード ドライブにはデータが長期間保存されます。ただし、それらの部分が接続される方法と、それらがどのように迅速に動作するかは、大きく変化しました。

コンピュータの改良について語る人の多くは、マイクロプロセッサの集積回路の数が 2 年ごとに 2 倍になるというムーアの法則を参照します。チップに搭載される集積回路、つまりトランジスタの数が増えるほど、高速化されます。しかし、それはコンピューターをより速く、より優れたものにするたった 1 つのことです。たとえば、ハード ドライブ ディスクの磁気ストレージは 1990 年代以来大幅に増加しました。以前はドライブをメガバイト単位で測定していましたが、私たちはテラバイト単位で測定します。データを送信するための新しいインターフェースも大きな違いをもたらします。パラレル ATA システムの最高速度は 1 秒あたり 133 MB ですが、シリアル ATA (SATA) は現在、最大 6 ギガビット/秒 (768 メガバイト) をサポートしています。

最近、コンピュータはハード ドライブの代わりにソリッド ステートまたはフラッシュ メモリ テクノロジを使用してデータを保存し始めており、コンピュータはさらに高速にデータにアクセスできるようになりました。スマートフォンの台頭以来​​、コンピューターのハードウェアはかつてないほど小型化しています。しかし、スマートフォンの分野でも、多くの同じコンポーネントがフルサイズのコンピューターと同じ仕事をしています。

さまざまな種類のコンピュータ

ラップトップ、デスクトップ、スマートフォン、タブレット: それらのユースケースはそれほど違いはありませんね。私たちはこれまで以上に多くの場所や方法でコンピューターを使用します。しかし、それを可能にする内部コンポーネントは非常に似ています。ほとんどの場合、サイズが小さいだけです。

Intel は、通常のラップトップ チップよりも少ないワット数で動作する、薄型軽量ノートブック用の ULV (超低電圧) プロセッサを製造しています。また、ラップトップはデスクトップよりも小さな RAM とハード ドライブを使用します。 Appleなどの一部のラップトップ メーカーでは、ハード ドライブを組み込む代わりにソリッド ステート メモリをマザーボードに直接はんだ付けすることもあり、さらにスペースを節約できます。

携帯電話やタブレットは信じられないほどコンパクトである必要があります。モバイル デバイスの中心となるのは、マザーボードの代わりに、システム オン チップ (SoC) です。 SoC は、プロセッサ、グラフィックス プロセッサ、RAM、USB などのインターフェイス、オーディオ用インターフェイスなど、すべてを 1 つのボードに統合します。もちろん、タッチ デバイスには、指を感知するタッチ コントローラーなど、デスクトップ コンピューターにはないハードウェアがいくつか含まれています。ラップトップおよびモバイル デバイスには、内部電源の代わりにバッテリーが搭載されています。

しかし、ほとんどの場合、それらはすべてコンピューターであり、ハードウェアの形状やサイズが異なるだけです。

著者のメモ

私は子供の頃からコンピューターに魅了されてきましたが、各コンポーネントがコンピューターの起動やゲームのプレイにどのように影響しているかを実際に理解したのは 10 代の頃でした。ゲームをしたり、Windows をいじったりするのが好きでした。そして、私が最初にその内部を調べ始めたときでさえ、コンピューターは恐ろしいと感じました。差し込む部品や接続するケーブルがたくさんあり、露出した回路は非常に壊れそうに見えます。しかし 2000 年代に入ると、コンピューター部品メーカーはケースをよりユーザーフレンドリーにし、説明書や部品を従って組み立てやすくするという素晴らしい仕事をしました。必要な部品を少し調べれば、今ではほぼ誰でもコンピューターを組み立てることができます。

おそらく、5 年かけて開発された製品「100 ドルのラップトップ」について聞いたことがあるでしょう。 XO ラップトップは、正式に呼ばれるように、MIT メディア ラボの創設者でもあるニコラス ネグロポンテによって設立された非営利団体であるOne Laptop Per Child (OLPC) Foundationによって製造されています。 OLPC Foundation は、発展途上国の何百万人もの子供たちにこれらのラップトップを提供し、教育と生活の質を向上させることを目指しています。なぜこれほど話題を呼んでいるのかを知るために、XOラップトップを見てみましょう。

XO ラップトップは、軽量かつ安価で、発展途上国の状況に適応できるように設計されました。 100 ドルのラップトップが目標ですが、2007 年 9 月の時点で、ラップトップの価格は約 188 ドルです。当初、OLPC Foundationは、政府が国民に配布するためにこのラップトップを25,000台単位で購入する必要があると述べていたが、新しいプログラムにより間もなく民間人もXOを購入できるようになる予定だ。

2007 年 11 月 12 日の時点で、 Give 1 Get 1 (G1G1) プログラムにより、米国居住者は 399 ドルを支払って 2 台の XO ラップトップを購入することができました (1 台は購入者用、もう 1 台は外国で困っている子供用)。プログラムの最初の実行は 2 週間続きました。まず、このプログラムを通じて購入されたラップトップが、アフガニスタン、ハイチ、ルワンダ、カンボジアの子供たちに贈られました。将来的にはさらに多くのラップトップが販売されるはずであり、より多くの発展途上国が G1G1 計画への参加を申請できるようになるでしょう。

2007 年 9 月の時点で、約 7,000 台のラップトップが世界中の子供たちによってテストされていました。多くの政府がこのラップトップに関心を示したり、購入を口頭で約束したりしているが、約束を履行していない政府もある、とネグロポンテ氏は語った。それでも、十分な数のコンピューターが注文され、観察者らは 300 万台以上と推定しており、2007 年 7 月に本格的な生産が開始されました。

OLPC財団は政府にXOの購入を約束させる以外にも、いくつかの課題や批判に直面している。よくある質問は、「食べ物、水、電気、その他の基本的な設備が必要な可能性があるのに、なぜ子供にラップトップを与えるのですか?」というものです。これに対してOLPCは、XOラップトップは子供たちに当事者意識を与え、教育の機会を提供するために腐敗した政府や無能な政府に依存することがなくなると述べている。コンピューターは学習とコラボレーションのための強力なツールであり、子供たちに豊富な知識を与え、通常では得られない機会を提供します。また、高価で破損しやすく、インタラクティブ性が低い教科書の必要性もなくなります。

発展途上国の多くの地域では、人々は大家族グループで暮らしています。 XO ラップトップを使用すると、子供、両親、祖父母、いとこが互いに教え合うことができます。電力が限られている一部の地域では、子供たちはラップトップの明るい画面を照明として使用しています。

OLPC Foundation は、非営利団体の中でもいくつかの競合他社に直面しています。また、マイケル・デルとビル・ゲイツは、コンピューターの設計の側面に疑問を抱いています。他の企業も競合する低価格ラップトップを発売していますが、OLPC Foundation プロジェクトほどの規模や知名度を備えた企業はありません。 Intelは当初このデバイスを批判していたが、その後自社の低価格ラップトップの販売を開始し、最終的にOLPCプロジェクトへの参加を決めた。

次に、XO の背後にある注目すべきテクノロジーを見ていきます。

XO ラップトップのテクノロジーとコスト

XO ラップトップのデザインは、発展途上国のさまざまな気候や厳しさに耐えることができる、安価で耐久性のある構造を重視しています。このマシンは汚れ、傷、衝撃、水に耐えることができ、バッテリー寿命も長くなります。すべての機能は、これらの標準に準拠し、メンテナンスの必要性を最小限に抑えるように慎重に設計されています。そのため、XOラップトップには可動部品がありません。回転するプラッターを備えたハード ドライブも、冷却ファンも、光学ドライブもありません。

市販されているほとんどのラップトップとは異なり、XO のディスプレイは日光の下でも読み取ることができます。ユーザーはカラー表示モードと白黒表示モードを切り替えてエネルギーを節約できます。画面が「回転」して、コンピューターがタブレットまたは電子書籍になります。

433 Mhz AMD プロセッサと 256 メガバイトの SDRAM は、今日の標準からすると驚くべきものではありませんが、XO は軽量で飾り気のないソフトウェアを実行するのに十分な速度を備えています。 XO のプロセッサはエネルギー効率が高くなるように設計されており、電源アダプタ、ハンド クランク、フット ペダル、太陽光発電充電器など、バッテリの充電にいくつかのデバイスを使用できます。

XO には、従来のハード ドライブではなく、 USBサム ドライブ、 iPod nano、デジタル カメラメモリで使用されているものと同様の 1 ギガバイトのフラッシュドライブが搭載されています。 Google はオンライン ストレージ サービスを提供し、一部のコミュニティや学校には大容量のハード ドライブ容量を備えたサーバーが設置される予定です。このコンピュータには、ストレージを追加できる SD メモリ スロットもあります。

ほとんどの新しいコンピューターと同様に、XO にはWiFiカードが統合されています。しかし、ほとんどのコンピュータにはないものがあります。 XO の緑色の「ウサギの耳」アンテナは、ワイヤレス カードの通信範囲を最大 1.2 マイルまで延長します 。コンピューターは近くにあるルーターにも依存しません。代わりに、XO ラップトップはメッシュ ネットワークを形成できます。 WiFi の範囲内にあるコンピューターは相互に接続し、ワイヤレス接続の範囲内にあるコンピューターを介してインターネット アクセスを共有できます。これは、人々の列のようなもので、各人が前で肩に触れていると考えてください。正面にいる人は、インターネットにアクセスできるルーターに最も近い唯一の人である可能性がありますが、そのインターネット アクセスはメッシュ ネットワーク全体でフィルタリングされる可能性があります。

XO の耐久性と防水性に優れたプラスチック シェルには、ビデオ カメラ、マイク、3 つの USB ポート、スピーカーが統合されています。そのキーボードはさまざまな国やアルファベットに適応できます。

Red Hat ソフトウェア会社は、人気のあるオープンソース Linux オペレーティング システムのバージョンを提供しています。その他のソフトウェアには、Web ブラウザ (Mozilla Firefox)、Microsoft Word と互換性のあるワード プロセッサ、PDF リーダー、音楽プログラム、ゲーム、描画プログラムなどがあります。

XO ラップトップが発展途上国の教育や地域社会の生活を変えるかどうかはまだわかりません。コフィ・アナン氏などの世界の指導者らはこの装置を称賛した。 XO は、子供たちとコミュニティが学び、交流し、お互いに関係する方法を変える、信じられないほど便利で力を与える教育ツールとなる可能性を秘めています。しかし、プロジェクトの成功を評価するには何年もかかるだろう。少なくとも、XO の受賞歴のあるデザインの要素は、確実に市販のラップトップに採用されるでしょう。そして、OLPC プロジェクトの開始以来、ネグロポンテと彼のチームの情熱と創意工夫により、発展途上国に最善のサービスを提供し、デジタル格差を埋める方法についての議論が再び活性化されました。

XO ラップトップおよびその他の関連トピックについて詳しく知りたい場合、または OLPC Foundation に寄付したい場合は、次のページのリンクをご覧ください。