カテゴリー: ハードウェアの基本

サウンド カードが発明される前は、 PC はビープ音という 1 つの音を出すことができました。コンピュータはビープ音の周波数と長さを変更することはできましたが、音量を変更したり、他の音を作成したりすることはできませんでした。

当初、ビープ音は主に信号または警告として機能していました。その後、開発者はさまざまなピッチと長さのビープ音を使用して、初期の PC ゲーム用の音楽を作成しました。この音楽は特に現実的ではありませんでした。これらのサウンドトラックの一部のサンプルは で聴くことができます。

幸いなことに、1980 年代にいくつかのメーカーがサウンドの制御専用のアドオン カードを導入したことで、コンピュータのサウンド機能が大幅に向上しました。現在、サウンド カードを搭載したコンピュータでは、単にビープ音を鳴らすだけではありません。ゲーム用の 3-D オーディオやDVD用のサラウンド サウンド再生を生成できます。外部ソースからのサウンドをキャプチャして録音することもできます。

この記事では、サウンド カードを使用してコンピュータで本物の高品質サウンドを作成および録音する方法について説明します。

アナログ対デジタル

音とコンピューターのデータは根本的に異なります。音はアナログであり、物質中を伝わる波でできています。これらの波が鼓膜を物理的に振動させると、人は音を聞きます。ただし、コンピューターは、0 と 1 を表す電気インパルスを使用してデジタル通信します。グラフィックス カードと同様に、サウンド カードはコンピュータのデジタル情報と外界のアナログ情報の間を変換します。

音は、空気や水などの媒体を伝わる波でできています。

最も基本的なサウンド カードは、アナログ情報とデジタル情報を変換するために 4 つのコンポーネントを使用するプリント基板です。

一部のサウンド カードでは、個別の ADC と DAC の代わりに、両方の機能を実行するコーダー/デコーダー チップ(コーデックとも呼ばれます) を使用します。

次のセクションでは、サウンド カードで行われるアナログからデジタル、およびデジタルからアナログへの変換について説明します。

ADC と DAC

コンピューターを使用して自分の会話を録音することを想像してください。まず、サウンド カードに接続したマイクに向かって話します。 ADC は、音声のアナログ波を、コンピュータが理解できるデジタル データに変換します。これを行うために、頻繁な間隔で波の正確な測定を行うことにより、音をサンプリングまたはデジタル化します。

サンプリング レートと呼ばれる 1 秒あたりの測定数は kHz 単位で測定されます。カードのサンプリング レートが速いほど、再構築された波形はより正確になります。

録音をスピーカーから再生すると、DAC は同じ基本手順を逆に実行します。正確な測定と高速なサンプリング レートにより、復元されたアナログ信号は元の音波とほぼ同一になります。

ただし、サンプリング レートが高くても、音質は多少低下します。ワイヤーを通してサウンドを移動させる物理的なプロセスも歪みを引き起こす可能性があります。メーカーは、この音質の低下を説明するために 2 つの測定値を使用しています。

THD と SNR の両方について、値が小さいほど品質が良いことを示します。一部のカードはデジタル入力もサポートしており、アナログ形式に変換せずにデジタル録音を保存できます。

次に、サウンド カードで一般的に見られる他のコンポーネントとその機能を見ていきます。

その他のサウンドカードコンポーネント

サウンド処理に必要な基本コンポーネントに加えて、多くのサウンド カードには次のような追加のハードウェアまたは入出力接続が含まれています。

デジタル シグナル プロセッサ (DSP) : グラフィックス プロセッシング ユニット (GPU) と同様、DSP は特殊なマイクロプロセッサです。アナログとデジタル変換の計算を実行することにより、コンピューターの CPU の作業負荷の一部が軽減されます。 DSP は、複数のサウンドまたはチャネルを同時に処理できます。独自の DSP を持たないサウンド カードは、処理に CPU を使用します。メモリ:グラフィック カードと同様に、サウンド カードは独自のメモリを使用して、より高速なデータ処理を実現できます。入出力接続: ほとんどのサウンド カードには、最低限、マイクとスピーカー用の接続が備わっています。一部の製品には非常に多くの入出力接続が含まれているため、それらを収容するブレークアウト ボックス(多くの場合、ドライブ ベイの 1 つに取り付けられます) が付いています。これらの接続には次のものが含まれます。

ゲーム デザイナーは3D サウンドを使用して、ゲーム内のプレーヤーの位置に基づいて変化するペースの速いダイナミックなサウンドを提供します。この技術により、さまざまな方向からの音を利用するだけでなく、障害物の周りや障害物を通って伝わる音もリアルに再現できます。サラウンドサウンドも複数の方向からの音を利用しますが、リスナーの動作によって音が変化するわけではありません。ホームシアターシステムではサラウンドサウンドが一般的です。

グラフィックス カードと同様に、サウンド カードはソフトウェアを使用して、アプリケーションやコンピュータの他の部分との通信を支援します。このソフトウェアには、カードがオペレーティング システムと通信できるようにするカードのドライバーが含まれています。これには、ソフトウェアとカードの通信を容易にする一連のルールまたは標準であるアプリケーション プログラム インターフェイス(API) も含まれています。最も一般的な API には次のものがあります。

サウンドコントロールのその他のオプション

すべてのコンピュータにサウンド カードが搭載されているわけではありません。一部のマザーボードは、代わりに統合オーディオ サポートを備えています。独自の DSP を備えたマザーボードは、複数のデータ ストリームを処理できます。 3-D ポジショナル サウンドやドルビーサラウンド サウンドもサポートする場合があります。ただし、これらの機能にもかかわらず、ほとんどのレビュー担当者は、別個のサウンド カードの方が音質が向上することに同意しています。

通常、ラップトップにはマザーボードまたは小型のサウンド カードにサウンド機能が統合されています。ただし、スペースと温度の管理を考慮すると、最上位の内蔵カードは実用的ではありません。したがって、ラップトップユーザーは、 USBまたはFireWire接続を使用する外部サウンド コントローラーを購入できます。これらの外部モジュールにより、ノートパソコンの音質が大幅に向上します。

私たちの現代世界はデジタルです。数字がその発言を裏付けています。スマートフォンは四半期ごとに 1 億 5,000 万台近く売れています。 PC は約 1 億台で推移しています。そしてタブレットコンピュータ？これらのデバイスの販売数も非常に多く、年間 1 億 2,000 万台近くに達しており、その数は増え続けています。

それは、世界中に広がるデジタル技術の山です。しかし、これらの機械がどのように作られているかを知る人はほとんどいません。このプロセスは、ある意味では非常に単純ですが、ある意味では困惑するほど複雑です。

部品は最も重要です。デスクトップ コンピューターの暗い内部を覗いたことがある人なら、内部の隅々にあらゆる種類の光る (または埃で詰まった) コンポーネントが詰め込まれていることをご存知でしょう。つまり、コンピューターは多くの個別の部品で構成されています。

おそらく、典型的なコンピューターのレシピを構成する最も重要な材料についてはすでにご存じでしょう。コンピューターのいわゆる頭脳にあたるCPU （中央演算処理装置）が必要です。ワープロや会計プログラムなどのソフトウェアから与えられた命令を処理します。

コンピューターにはデータを保存する場所も必要です。通常、それは磁気ハードドライブです。現在のハード ドライブには、数ギガバイト、さらにはテラバイトに相当するデータを保存できます。新しい (そして通常はより高価な) ハード ドライブは、可動部品がないソリッド ステート ドライブであるため、古いバージョンほど機械的故障の影響を受けにくくなっています。

スマートフォンなどの小型デバイスは、フルサイズのコンピュータほど多くの記憶容量を必要としないことが多いため、デジタル カメラで使用されているようなフラッシュ メモリチップが採用されています。デバイス内でフラッシュ カードを交換したり、デバイスからフラッシュ カードを交換したりして、データを簡単に共有できます。

ハードドライブは、半永久的または長期的なデータの保存に使用されます。ただし、 RAM (ランダム アクセス メモリ) は、容量が小さい短期間のストレージです。 RAMはハード ドライブよりもアクセスがはるかに速いため、システム全体の速度とマルチタスクにとって重要です。

マザーボードは人間の中枢神経系によく例えられます。すべての部品を接続し、単一の機械として機能するのに役立ちます。この重要な回路基板がなければ、コンピュータは機能しない高価な電子機器の集合体になってしまいます。

これらの各コンポーネントには、専用の製造機械や専門家の監督はもちろんのこと、慎重なエンジニアリングと設計が必要です。そのため、コンピューターメーカーはすべての部品を最初から構築することができません。代わりに、通常、マザーボードなどをマザーボード メーカーから直接購入し、コンポーネントを組み合わせてマシン全体を構築します。

ただし、ここでは少し先を進んでいます。次のページでは、一歩下がって、コンピューターの部品が実際にどこから始まるのかを正確に見ていきます。

設計から工場ラ​​インまで

目的を決めるまではコンピューターを構築することはできません。メーカーはまず特定の製品のニーズを正確に特定します。次に、モデリング ソフトウェアが搭載されたコンピューター上でその製品を設計します。製品計画を手に入れることで、エンジニアはどのような種類の製造装置が必要になるかを決定できます。

彼らがどのような製品を考案するとしても、デジタルの魔法には多大なリソースが必要であることは明らかです。コンピューターは、鋼鉄、ガラス、珪砂、鉄鉱石、金、ボーキサイトなど、さまざまな素材で構成されています。これらの原材料はすべて鉱山などのどこかから調達する必要があります。

原材料が収集されると工場に輸送され、そこで個々のコンピューター部品が製造されます。ある工場は RAM チップを専門にしているかもしれません。別の企業は最高品質の CPU を製造しています。 CPU の作成の激しさは、単一のコンピューター コンポーネントにどれだけの労力と材料が費やされるかを示す非常に良い例の 1 つです。

CPU は主に結晶シリコンで作られており、一般的な砂から調達できます。ただし、まずシリコンを精製する必要があります。微量の不純物でもチップの故障の原因となる可能性があるため、これは最も重要なステップの 1 つです。精製されたシリコンは、単なる薄いシート状の結晶材料であるウェハに形成されます。

次に、CPU メーカーはウェハの表面に線をエッチングまたはインプリントします。このプロセスの後に、実際にトランジスタや回路を配置します。

次に、ウェーハは化学薬品で徹底的に洗浄され、汚染物質がないことが確認されます。そして最後に、ウェハーは多くの個別のチップ、つまり CPU に正確に切断され、最終的にコンピューターに馬力を供給します。

これは CPU 誕生の概要を非常に凝縮したものです。ここで、コンピュータ内の他のすべてのコンポーネントに対して同じ種類のプロセスが発生していると想像してください。コンピューターメーカーがコンポーネントの製造をサードパーティ企業に委託するのは不思議ではありません。

次のページでは、コンピュータ メーカーがどのようにして個々の部品を集め、それらを組み合わせて本格的なマシンを完成させるのかを説明します。

コンポーネントの統合

原材料が完成したコンポーネントに組み込まれた後でも、コンピューターは完成には程遠いです。誰かがこれらすべてのコンポーネントをまとめて、消費者または小売店に直接出荷できる完成品を作成する必要があります。

もちろん、メーカーが工場でコンピューターを大量に製造していることはすでにご存知でしょう。規模の経済とは、一度に多くの機械を構築することで製品の価格が下がり、製造が容易になり、販売が安くなるということです。デルコンピュータなどの企業は、確実な利益率を維持できるように製品製造を合理化する方法を常に模索しています。

デル コンピュータをオンラインで注文する場合、より大きなハード ドライブやより多くのRAMなど、さまざまなコンポーネントを指定できます。注文が完了すると、製造施設の注文システムにログインされます。

次に、従業員が機械の組み立てに必要な部品を取り出し、ベルトコンベア上のトートバッグに入れます。このプロセスの最後のステップでは、作業員が注文の部品の数とサイズに一致するシャーシを選択します。

必要な部品をすべて集めて、技術者が手作業でコンピューターを組み立てます。その際、彼女は各部品 (光学ドライブやハード ドライブなど) のシリアル番号をスキャンし、各部品をマシンのサービス タグに関連付けます。そうすることで、同社はお客様のコンピュータにどの部品が入っているかを正確に把握できるため、必要に応じてより適切な技術サポートを提供できるようになります。

完成したコンピューターは、ソフトウェアのインストール領域に移動します。ほとんどの企業では、便宜上、オペレーティング システムと他の基本ソフトウェアをハード ドライブに事前にロードしています。設置プロセスが完了すると、マシンは自動テストを受け、すべての部品が存在し、正しく動作しているかどうかが確認されます。その後、製品は箱詰めされて目的地に発送されます。

そして、このプロセスの多くは、さらに迅速かつ効率的に行うために自動化されています。とはいえ、個々の部品と最終的に動作するコンピューターの両方を組み立てるには、依然として多くの手作業が必要です。

おそらく 18 か月から 2 年の寿命が予想されるデバイスにとって、これは大変な作業です。次のページでは、コンピューターの製造がこれほど集中的なプロセスである理由と、それが私たち全員にどのような影響を与えるかについて詳しく説明します。

安価な製品には安価なリソースが必要

コンピューターの製造には大量のリソースが必要です。実際には、数トンの量が必要です。実際、国連大学の研究では、1 台のデスクトップPC を作るのに約 1.8 トンの原材料が必要であることがわかりました。これは、各コンピュータが稼働するまでに、その重量の約 10 倍の材料と化学物質が必要になることを意味します。つまり、コンピューターは、自重のおよそ 1 ～ 2 倍の材料を必要とする、オーブンや冷蔵庫などのはるかに大型の家電製品、さらには自動車よりも、材料の面で要求が厳しいことを意味します。

たとえば、単一のコンピューター チップを成功させるには、かなりの数の材料が必要です。すべての生産プロセスに必要なエネルギーを供給する化石燃料は不可欠です。そして、チップ1枚につき約3.5ポンドの化石燃料が必要となる。

生産ラインから出る前に、各チップを水で注意深く洗浄する必要があります。 1 つのチップのこのフラッシング手順では、約 9 ガロンの水を消費する可能性があります 。したがって、コンピューター全体を作るのに 400 ガロン以上の水が必要になるのも不思議ではありません。

コンピュータには大量のアルミニウムも必要です。アルミニウムは、頑丈で軽量なケースやフレームワークを必要とするラップトップやスマートフォンなどのデバイスに最適です。アルミニウムを入手するには、ボーキサイトを採掘する必要があり、ボーキサイトはエネルギー集約的なプロセスを通じて酸化アルミニウムに変換されます。

メーカーは、たとえば、リサイクルされたアルミニウムのみを使用すれば、ラップトップ 1 台を製造するのに必要なエネルギーを約 90% 削減できる可能性があります。しかし、米国ではアルミニウムの約 30 パーセントのみがリサイクルされており、この材料を使用したいさまざまな企業に回されるこの材料ははるかに少ないことを意味します。

電子機器の構築に必要なリソースのリストは数え切れないほどあります。これが、この組織が消費者に古いコンピュータを廃棄するのではなくアップグレードするよう奨励している主な理由です 。

大規模な生産レベルには人的コストもかかることは、間違いなく注目に値します。需要の高いすべての製品と同様に、企業は、外国人労働者を使用することを意味する場合でも、可能な限り安価な労働力を見つけることで価格の優位性を競います。場合によっては、こうした従業員は、低賃金かつ劣悪な環境で長時間労働をすることもあります 。

コンピューター、タブレット、スマートフォンに対する私たちの欲求が高まる限り、それらを作るために必要なリソースや労働力も増大します。毎年毎月、世界中で何百万台ものデバイスが小売店に並ぶのは、電子機器メーカーの創意工夫と勤勉の証です。

著者メモ: コンピュータはどのように作られるのか?

私は大学を卒業して、大手コンピュータメーカーの本社に初めて就職しました。オリエンテーションの一環として、人事マネージャーが私を工場フロアを含む施設全体のツアーに連れて行ってくれました。そこで私は、コンピューターの製造に伴う作業の膨大さを初めて理解し始めました。

何百人もの人々が、デジタルツールやおもちゃへの欲求を満たすために設計された絶え間ない騒音の中で、あちこちに走り回り、部品を集め、コンポーネントを組み立てています。人件費と材料費をすべて掛けた最終結果が、せいぜい数千ドルだなんて、ほとんど信じられません。間近で見ることで、各機械に使われている材料だけでなく、工場のラインで働く一人一人の汗や努力を知ることができました。

現在、デスクトップ コンピューターを持っていません。私が執筆にラップトップを使用しているのは、それがとても便利だからです。家中どこでも (または図書館やコーヒーショップでも) 使用できます。最近では、ほとんどの人がラップトップを持っているか、タブレットやスマートフォンなどのデバイスを使用して、以前はデスクトップ コンピューターで行っていた多くのことを行っていると思います。

私はデスクトップが近いうちになくなると言っているのではありません。多くの状況では依然として好まれます。しかし、今日では、ポータブルなものが必要な場合、選択肢が不足することはありません。パーソナル コンピューティングの初期の頃に戻ると、それほど多くはありませんでした。しかし、ポータブル コンピュータは、「ポータブル」が何を意味するかにもよりますが、1970 年代半ばから存在しています。

市場には重量約 2 ポンドのラップトップ (ウルトラポータブルとして知られることもあります) がありますが、最初のポータブルとして広く考えられているコンピューターの重量は約 53 ポンドでした。膝の上にそれを置きたくなかったでしょうが、それは考えではありませんでした。 1973 年、IBM はSCAMPと呼ばれるプロトタイプ コンピューターを設計しました。これは Special Computer APL Machine Portable の略です。 ( APL は、その後 A+ に置き換えられたプログラミング言語です。)

2 年後、同社は 5100 と考えられる製品をリリースしました。IBM 5100 は、5 インチ CRT ディスプレイ、キーボード、ストレージ用の 200K テープ ドライブ、プロセッサを備えた単一ユニットでした。最大 64KB の RAM と、APL または BASIC (別のプログラミング言語) オペレーティング システム、あるいはその両方を搭載したものを入手できます。 APL のみを搭載した 16KB RAM モデルは 8,975 ドルで販売され、両方のオペレーティング システムを搭載した 64K モデルは 19,975 ドルで販売されました。今日の基準からすると高価で、それは 1975 年のことです。しかし、5100 が遊びのために作られたものではないことは想像できたかもしれません。 IBM は、このコンピューターが科学者やプログラマーによって使用されることを意図していました。当時、パーソナル コンピューターという点では他に利用できるものはほとんどありませんでしたし (すべてがメインフレームでした)、これほど「小型」でポータブルなパッケージでこれほど強力なものはありませんでした。

これらの成果にもかかわらず、高額な価格が売りに出すのは難しく、実際にアップグレードすることはできませんでした。したがって、「ポータブル」という用語を再評価する必要があるかもしれません。ポータブル コンピューターはまだ存在します。ラップトップと呼ぶには大きすぎて、バッテリー電源に頼らずにコンセントに接続できますが、デスクトップよりもはるかに持ち運びが簡単です。しかし、最初にこの質問を見たとき、あなたはおそらくラップトップを思い浮かべたでしょう。そのうちの 1 つ目については、読み進めてください。

膝の上のコンピューター

ラップトップがラップトップである理由については、いくつかの疑問があります。ちょうどサイズのことですか？持ち運びのしやすさ?それとも充電式バッテリーや画面サイズなどが違いを生むのでしょうか？ 1980 年代初頭、IBM の競合他社が乱立していた中で、どの企業が「最初」に該当するのか、これも難しい問題です。

Osborne 1 は、商業的に成功した最初のポータブル コンピューターとして知られることがあります。 1981 年に発売されたこの製品の重さは 23.5 ポンドで、IBM 5100 よりも持ち運びが容易でしたが、それでも実際に膝の上に乗せて持ち運べるものではありませんでした。また、電源がなかったため (オプションのバッテリーパックで 1 時間使用可能でした)、どこでも使用できるわけではありませんでした。 Osborne 1 には、64K RAM 、デュアル フロッピー ディスク ドライブ、および 5 インチの画面が搭載されていました。マシン自体とほぼ同じ価値のあるソフトウェアがたくさん付属していました。全体が閉じられると（折りたたみ式のキーボードが付いていた）、飛行機の座席の下に収まる可能性があるとオズボーン氏は指摘した。小売価格は 1795 ドルで、以前のバージョンに比べて大幅に改善されました。しかし、それは今日「持ち運び可能な」コンピューターと呼ばれていますが、それは決してラップトップではありません。

最初のラップトップは実際に膝の上に収まる可能性がありました。そして、それは予期せぬ機能を備えています。それは、追加マシンテープを使用する小さなドットマトリックスプリンターです。 1981 年にエプソンによって発表され、数年後に生産された HX-20 は、3.5 ポンドで簡単に持ち運べるほど小型でした。充電式電池も4つ搭載されていました。ディスプレイはオズボーン 1 よりもはるかに小さかった。 20 文字を 4 行だけ表示できます。データ ストレージ デバイスはミニ カセット レコーダーで、コンピューターには 16K または 32K の RAM が搭載されていました。 HX-20はハードケースに入っており、価格は約795ドルでした。 David Ahl が Creative Computing 誌 (1983 年 3 月発行) に書いたレビューには、次のように書かれています。「飛行機、電車、またはオフィスから離れた場所で作業する場合、HX-20 は無敵です。スプレッドシートや大陸横断や大西洋横断の飛行機旅行にはワープロ コンピューターを持って行きましょう。HX-20 がこれらの夢への答えであると思われます。」。

まだラップトップには見えませんでした。フリップフォームのデザインが登場したのは少し後で、その後、「ラップトップ」という言葉を使って最初に販売されたマシンが 1983 年の春に登場しました。しかし、HX-20 はおそらく、どこでも簡単に持ち運んで使用できる最初のポータブル コンピューターでした。

著者のメモ

この記事を調査しているときに、一部の人々が古いコンピューターに対してどれほど情熱を持っているかを知るのは興味深いことでした。多くのモデルが今でも愛好家に愛用されています。 Epson HX-20 用のプリンタ リボンやその他のアクセサリはまだ購入できます。また、今でも Epson HX-20 で使用するためのプログラムを書いている人に出会いました。私が覚えている限り使用していた最も古いラップトップは父のもので、それは仕事用に父の雇用主から支給されたものでした。彼は時々それを家に持ってきて、私が最初の「シムシティ」をプレイできるようにしました。これは 1990 年頃のことでした。モデルを覚えていればよかったのですが、学校で使っていたコンピューターと比べて印象的に小さかったことを覚えています。 ！

誰かが「スーパーコンピューター」と言うと、ディープ ブルーのことが頭に浮かぶかもしれません。それはあなただけではないでしょう。 IBM のシリコン チェスの魔術師は 1997 年にグランドマスター ゲイリー カスパロフを破り、史上最も有名なコンピューターの 1 つとしての地位を確立しました (勝利をめぐるいくつかの論争も後押ししました)。長年にわたり、ディープ ブルーはスーパーコンピューターの公的な顔でしたが、地球上で唯一の全能の人工思想家というわけではありません。実際、IBM は歴史的な勝利の直後に Deep Blue を解体しました。最近では、IBM が「Jeopardy!」を破った Watson でスーパーコンピューティングの歴史を作りました。チャンピオンのケン・ジェニングスとブラッド・ラッターのスペシャルマッチ。

Deep Blue も Watson も、素晴らしかったとはいえ、2013 年 11 月の TOP500 リストに載っているシステムの計算能力に匹敵することはできません。 TOP500 は、「私たちが知っている最も強力な市販のコンピューター システム 500 台」のリストを自称しています。このリストにあるスーパーコンピューターは、部屋全体を占拠していた 1950 年代の初期コンピューターへの先祖返りですが、現代のコンピューターはラックに最先端のハードウェアを積み上げてペタフロップスの処理能力を生み出しています。

あなたの自宅のコンピューターはおそらく 4 つのプロセッサ コアで実行されています。現在のスーパーコンピューターのほとんどは数十万のコアを使用しており、最上位のスーパーコンピューターには 300 万以上のコアがあります。

TOP500 は現在、コンピュータに一連の線形方程式を与えて処理パフォーマンスを測定する Linpack ベンチマークに依存していますが、代替のテスト方法が開発中です。 2013年11月のリストでは、中国の「天河2号」が世界のトップになっている。半年ごとに TOP500 のリストが発表され、数台の新しいコンピューターが世界最速のランクに上がります。 2014 年初頭の時点でのチャンピオンは次のとおりです。彼らが電子的な気概をどのように発揮しているかを読んでください。

10：SuperMUC（ドイツ）

SuperMUC は、約 150,000 個のプロセッシング コアのおかげで、2.9 ペタフロップスでパフォーマンスを発揮します。この驚異的な処理能力にもかかわらず、2012 年 6 月のリストでは 4 位から 10 位まで順位を上げました。これはリストにランクインしたいくつかの IBM システムのうちの 1 つですが、SuperMUC はいくつかの異なる点でユニークです。ドイツのライプニッツ スーパーコンピューティング センターにある SuperMUC は、何十億もの演算を実行している間にコンピューターの脳が故障するのを防ぐために、新しい熱水冷却システムを使用しています。

SuperMUC の真の特徴は効率です。IBM によれば、空冷システムよりもエネルギー効率が 40% 高いとのことです。彼らは、水は空気よりも 4,000 倍効率的に熱を除去すると主張しています。最先端のハードウェアのおかげで、SuperMUC はドイツで 2 番目に速いスーパーコンピュータです。実際、これはヨーロッパで 3 番目に速いスーパーコンピューターであり、前年の 10 位のほぼ 2 倍の速さです。

9：バルカン（アメリカ）

Vulcan は、Power BQC 16 コア 1.6GHz プロセッサーを搭載した IBM の強力な BlueGene/Q プラットフォーム上で動作する、トップ 10 に入っている 4 台のコンピューターのうちの最初のコンピューターです。前のエントリをペタフロップス以上上回るこの強力なプロセッサは、約 400,000 個のコアを備え、4.3 ペタフロップスでパフォーマンスを発揮します。

このスーパーコンピューターは、 カリフォルニア州リバモア国立研究所 (LLNL) にある米国エネルギー省国家核安全保障局 (NNSA) で稼働している上位 10 台のうちの 2 台のうちの 1 台です。 2013 年半ば、この研究所は、科学と技術の進歩を促進し、米国の競争力を向上させ、ハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) の労働力を強化するプロジェクトの共同作業のために、Vulcan でのコンピュータ時間を米国企業に開放しました。すべてシェアと引き換えです。運用コストの一部。 Vulcan は、エネルギー、安全保障、大気科学、生物科学などの分野における学術機関や研究機関とのコラボレーションも目的としています。

8：JuQUEEN（ドイツ）

JuQUEEN は IBM BlueGene/Q プラットフォームでも動作し、約 459,000 コアで 5 ペタフロップスの最大パフォーマンスを発揮します。リストに載っているコンピューターの多くはここ 2 年間存在していますが、JuQUEEN は、2010 年 11 月の TOP500 で 9 番目に速いシステムだった別のシステム JUGENE の代替として 2012 年に構築されました。

ユーリッヒ・アーヘン研究同盟の研究者は、JuQUEEN のコアの一部を使用することを正当化するプロジェクトの提案を提出することができ、承認されれば、世界で最も強力なスーパーコンピューターの 1 つを使用する時間を確保できるようになります。このスーパーコンピューターと、他の 2 つの強力なドイツのスーパーコンピューター、SuperMUC と HERMIT (TOP500 リストの 39 位) の使用時間は、ガウス スーパーコンピューティング センター (GCS) および欧州アドバンスト コンピューティング パートナーシップ (PRACE) を通じてリクエストできます。

7：スタンピード（アメリカ）

Stampede は 2012 年 11 月に 7 位に浮上し、2013 年 6 月には 6 位に上昇し、その後、最新のリストで元の位置に戻りました。このシステムの資金は米国科学財団 (NSF) からの助成金によって賄われており、Stampede はオースティンのテキサス大学のテキサス アドバンスト コンピューティング センター (TACC) に保管されています。この Dell PowerEdge システムは、Intel Xeon E5 8 コア 2.7GHzプロセッサをIntel Xeon Phi コプロセッサと組み合わせて実行します。約 462,000 個のコアにより、ほぼ 5.2 ペタフロップスのパフォーマンスを実現できます。

2013 年 1 月以来、Stampede は、NSF の Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) プログラムの一環として、あらゆる分野の科学者やその他の研究者が使用できるように公開されています。これは、16 台のスーパーコンピューターと関連リソースのコンピューティング能力をオープンに共有するための仮想システムです。システムの 90% は XSEDE 専用であり、残りは TACC ディレクターの裁量に任されています。米国のどの機関の資格のある研究者も、XSEDE Web サイト経由で提案書を提出できます。

6：ピズ・デイント（スイス）

Piz Daint は 2013 年 4 月から運用されていますが、この Cray システムは後に大規模なアップグレードを経て第 6 位に浮上し、ヨーロッパで最も強力なスーパーコンピューターの座を JuQUEEN から奪還しました。

Piz Daint は、Intel Xeon E5 プロセッサと NVIDIA グラフィック プロセッシング ユニット (GPU) を実行してパフォーマンスを向上させ、116,000 個のプロセッシング コアで 6.3 ペタフロップスに達します。これはスイス国立スーパーコンピューティング センター (CSCS) に常駐しており、天気や気候のパターンのモデリングや他のさまざまな分野での科学計算の実行に使用される予定です。

Piz Daint は、リストの中で最もエネルギー効率の高いスーパーコンピューターの 1 つでもあり、その効率レベルは 3,185.9 メガフロップス/ワット (MFLOPS/W) です。 TOP500 リストと GREEN500 リストの両方でトップ 10 に入った唯一のスーパーコンピューターです。 GREEN500 は、TOP500 リストにあるすべてのスーパーコンピューターを取り上げ、エネルギー効率によってランク付けします。 Piz Daint のハイブリッド アーキテクチャは、従来の CPU (中央処理装置) とよりエネルギー効率の高い GPU の両方を使用するため、エネルギー使用量を低く抑えることができます。

5：ミラ（アメリカ）

IBM の Mira は 2013 年に本格的に稼働し、最高パフォーマンスは 8.6 ペタフロップスです。これは、ピズ・デイントよりも 2 ペタフロップス以上、スタンピードよりもほぼ 3.5 ペタフロップス以上です。

Mira は 786,000 のプロセッサ コアで実行されます。それは、米国エネルギー省の研究機関であるアルゴンヌ国立研究所にあります。これは IBM の BlueGene/Q プラットフォームを使用しており、2008 年にリストで 4 位にランクされた古い IBM システムである Intrepid を置き換えます。

米国エネルギー省科学局を通じて、理論と実験に対する革新的かつ新規な計算効果プログラム (INCITE) への提案を提出した研究者は、Mira 上のプロセッサ時間を請求できます。コンピューターの容量の 60 パーセントは研究に使用され、30 パーセントはアドバンスト サイエンス コンピューティング研究リーダーシップ コンピューティング チャレンジに使用されます。最後の 10 パーセントは、緊急で時間に敏感な計算のために予約されています 。

4：「京」（日本）

富士通の「京」は、トップ10に入った日本の唯一のスーパーコンピュータで、2011年の両方のリストで世界最速のスーパーコンピュータとして君臨したが、その後は4位に後退している。それでも、一桁の壁を突破し、 10.5 ペタフロップスのパフォーマンスを備えた IBM の Mira よりも顕著に速度が向上しました。

「京」コンピュータは日本の理化学研究所計算科学研究機構に設置されており、地球規模の防災、気象、医学研究などの科学的業務を行っています。リストにある他の多くのスーパーコンピューターとは異なり、このコンピューターは IBM アーキテクチャーで動作しません。 「京」には富士通独自のオクトコアプロセッサ「SPARC64 VIIIfx」が搭載されています。 705,000 個のコンピューター コアにより、驚異的なペースで業務を遂行できます。

しかし、信じられないかもしれませんが、最近の 3 つの最速スーパーコンピューターは、「京」コンピューターよりも飛躍的に強力です。

3：セコイア（アメリカ）

Sequoia は、2012 年 6 月の TOP500 リストでトップにランクされたスーパーコンピューターでしたが、2012 年 11 月に 2 位に落ち、現在は 3 位にとどまっています。約 160 万個のプロセッシング コアのおかげで、17.2 という驚異的なパフォーマンスを実現できるため、それでも前かがみではありません。ペタフロップスのパフォーマンス。それがどれほど素晴らしいことなのか疑問に思いませんか?

さて、10 年未満前の 2008 年を振り返ると、IBM の Roadrunner は 1 ペタフロップスのクラッキング、つまり 1 秒あたり 1,000 兆の演算を実行するという歴史を作りました (そしてトップの座を獲得しました) 。 IBMによれば、Roadrunnerの性能は2008年のノートPC10万台に匹敵するという。そして Sequoia は 17 倍高速です。 Sequoia は、2013 年 11 月のリストにある 4 台のコンピュータのうちの 1 台で、16 コア 1.6GHz チップである BlueGene/Q IBM 設計で動作します。これは今日の標準からすると特に速いクロック速度ではありませんが、96 ラックのチップを搭載しているため、パフォーマンスは大幅に向上します。

それにしても、Sequoia はそんなスピードで何をしているのでしょうか? Sequoia は、リストの 4 番目に速いコンピュータより 63% 高速であり、IBM はもちろん Sequoia を実用化しています。バルカンと同様、リバモア国立研究所にある米国エネルギー省国家核安全保障局で運用されている。コンピューターは重要な (そして機密の) 仕事をしています。その責任の 1 つは、核爆発のシミュレーションです。

2：タイタン（アメリカ）

リストにある 2 つの Cray システムのうちの 1 つである Titan は、その名に恥じないもので、Opteron 6274 16 コア 2.2GHz プロセッサと NVIDIA GPU を利用して、約 561,000 個のコアで 17.6 ペタフロップスという驚異的なパフォーマンスを発揮します。これは、Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF) が運営する Oak Ridge National Laboratory (ORNL) にあります。 Titan は、2012 年後半に導入された翌月に Top500 で 1 位の座を獲得しましたが、2013 年 6 月のランキングでは 2 位に落ち、その後もその座を維持しています。

Titan は技術的には、ORNL の以前のスーパーコンピューターである Jaguar のメジャーアップグレードです。その新しいハイブリッドアーキテクチャにより、Titan は Jaguar と同じキャビネットに収まり、エネルギー消費量をわずか約 60% 増加させながら、Jaguar の 9 倍の速度を達成します。

Titan は、トップ 10 に入る 2 つのスーパーコンピューターのうちの 1 つであり、NVIDIA GPU を組み込んで、同様に強力な全 CPU システムよりも消費電力を低く抑えながらパフォーマンスを向上させています。ただし、GPU を利用してシステムの能力に応じた速度でアプリケーションを実行するには、ソフトウェアをプログラミングするための新しいアプローチが必要です。これに対処するために、OLCF は Cray および NVIDIA と提携して Center for Accelerated Application Readiness (CAAR) を設立し、コード開発のベスト プラクティスの考案に熱心に取り組んでいます。

Mira と同様に、研究者は米国エネルギー省の INCITE プログラムを通じて提案を提出し、この主力研究で時間を稼ぐことができます。

1: 天河2号(中国)

天河 2 号（天の川 2 号の意味）は、予定より 2 年以上早く 2012 年に登場し、ナンバー 1 の座に躍り出ました。この処理速度は 33.9 ペタフロップスという驚異的な速度で、これは Titan や Sequoia のほぼ 2 倍のパフォーマンスであり、2013 年 6 月に第 10 位の座を占めた Tianhe-1A のパフォーマンスの 10 倍以上です。

このシステムは、インテル Xeon E5 プロセッサー、カスタム プロセッサー、およびインテル Xeon Phi コプロセッサーの組み合わせ (合計約 3,120,000 コア) で実行されます。

このシステムは中国の国防技術大学（NUDT）によって開発され、広州の国立スーパーコンピュータセンターに設置され、教育と研究に使用される。現在、中国でトップ 10 に入る唯一のマシンですが、Tianhe-2 は単一マシンでの圧倒的な処理能力を誇るものです。

Tianhe-2 は、Kylin と呼ばれる Ubuntu Linux オペレーティング システムのカスタム バージョンで動作します。これは、NUDT、中国ソフトウェアおよび集積回路推進センター (CSIP)、および Canonical (Ubuntu の作成者) のパートナーシップを通じて開発されました。実際、上位 10 位のスーパーコンピューターすべて、および上位 500 位のスーパーコンピューターのほとんどが、何らかのLinuxを実行しています。

Kylin はスーパーコンピューター専用ではありません。これは、中国ユーザー向けに特別に調整された、無料で利用できるオープンソースのオペレーティング システムであり、パーソナル コンピューターで使用するために Ubuntu のサイトからダウンロードできます。

著者のメモ: トップ 10 のスーパーコンピューター

2012 年のスーパーコンピューターのリストは本当に素晴らしかったです。これらのコンピューターは、家にある PC に比べて常に優れていますが、ここ数年のリストを見ると、この短期間でテクノロジーがどれほど進歩したかを痛感しました。 2008 年当時、1 ペタフロップスのパフォーマンスを実現できるスーパーコンピューターは大きな注目を集めていました。現在、IBM の最速スーパーコンピューターは 16 ペタフロップスで実行できます。これらが5年後に何ができるようになるのか、私には想像すらできません。 -WF

2013 年のトップ スーパーコンピューターについてこの記事を更新しました。1 年で大きな違いが生まれるのです。 2012 年 11 月から 2013 年 11 月のリストにかけて、1 位と 10 位のコンピューターの処理能力はほぼ 2 倍になりました。この増え続けるコンピューティング能力が、便利な家庭用ロボットの作成や、交換が必要な臓器の成長など、より多くのより迅速な科学的進歩につながることを願っています。スーパーコンピューターの開発者はすでにエクサバイト処理の将来に注目しており、このペースでいけば、それは数年先になるかもしれません。 -BJ

物事がどのように機能するかを確認するために分解するのが好きな人もいます。ただし、ガジェットを分解できるからといって、再び組み立てることができるわけではありません。再構築が成功したとしても、デバイスが引き続き動作するという保証はありません。一部の解体プロジェクトは専門家に任せるのが最善です。問題のデバイスがコンピュータである場合、この警告は特に重要です。

コンピューターは複雑で繊細なだけでなく、危険な場合もあります。しかし、だからといって、実際にその中に何が入っているのかを知りたいという欲求が止まるわけではありません。だからこそ、私たち 「コンピューター入門」 は、科学の名の下に、完全に無害なコンピューターを解体することに着手しました。私たちは IBM のラップトップコンピューターを選択しました。これは、ほとんどのコンピューターに搭載されているすべての標準コンポーネントを備えているだけでなく、それらをまとめて非常にコンパクトな構成にまとめています。

デスクトップ コンピューターはラップトップよりも大きいですが、コンピューター内の実際のコンポーネントはほぼ同じであることに注意してください。部品は少し違うように見えるかもしれませんが、それほどしっかりと詰め込む必要はありませんが、ラップトップ コンピュータの部品と同じ機能を果たします。もう 1 つの大きな違いは、多くのデスクトップ コンピュータでは、ユーザーがコンピュータ カード スロットを介してカードやコンポーネントを交換できるのに対し、多くのラップトップ コンピュータには、ユーザーが交換できない統合カードが搭載されていることです。

私たちはコンポーネントを、頭脳と内臓という 2 つの主要なカテゴリに分類しました。コンピューターの頭脳には、コンピューターがデータを処理できるようにするすべての要素が含まれています。ガッツには、コンピューターを便利にする他のすべての要素が含まれますが、情報のコンピューティングには直接関与しません。

ちょっとしたラップトップ脳神経外科から始めましょう。次のセクションでは、コンピューターの頭脳を詳しく見ていきますので、ぜひご参加ください。

コンピューターの脳

コンピューターの頭脳の動作基盤はマザーボードです。マザーボードは、コンピューター内の他の多くの要素の文字通りの基盤として機能します。大型のプリント基板です。マザーボードは、他のコンポーネントが相互に通信できるようにする接続とソケットを提供します。マザーボードにはさまざまな形状やサイズがあります。ラップトップ コンピュータのマザーボードは、デスクトップPCのマザーボードとは異なる場合があります。

コンピュータの頭脳は、中央処理装置( CPU ) と呼ばれるマイクロプロセッサです。 CPU は、何百万もの小さなトランジスタを含むチップです。コンピューターを動作させるために必要な計算を実行するのは CPU の仕事です。CPU 内のトランジスタがデータを操作します。 CPU が意思決定者であると考えることができます。

コンピューターのもう 1 つの重要なコンポーネントはメモリです。最も重要な 2 種類のメモリは、読み取り専用メモリ( ROM ) とランダム アクセス メモリ( RAM ) です。コンピュータはROMに保存されているデータを読み取ることはできますが、新しいデータを書き込むことはできません。 RAMを使用すると、コンピュータはそのメモリに対して読み書きを行うことができます。コンピューターのメモリがなければ、コンピューター上のすべての計算はステートレスになります。つまり、ある瞬間から次の瞬間まで情報を保存する方法はなく、すべてのプロセスが白紙の状態で開始されることになります。複雑なプログラムを作成したい場合には、これは役に立ちません。

多くのデスクトップ PC には追加の RAM の容量があります。ユーザーは、コンピューターを開いて、RAM チップをマザーボード上の適切なソケットに差し込むだけです。しかし、他のコンピューターは密閉されたシステムであり、コンピューターを開いて変更を加えることを意図していないため、手元にあるものを使い続けることになります。

基本入出力システム( BIOS ) と呼ばれるチップは CPU と緊密に連携します。 BIOS は特定の種類の ROM です。 CPU をコンピューターの頭脳と考えると、BIOS は背骨と考えることができます。コンピューター上で実行されているソフトウェアとマシンのハードウェア コンポーネントの間の相互作用を処理するのは、BIOS の仕事です。

マザーボード、CPU、ROM、RAM、BIOS は、コンピューター プロセスの重労働のほとんどを処理します。彼らは、アプリケーションがスムーズに実行されるようにリソースをアプリケーションに割り当てる責任を負います。また、キーボード、マウス、その他のコンピューターアクセサリなどのデバイスからの入力も受け入れます。

コンピューター内には他にもたくさんのコンポーネントがあります。次のセクションでは、コンピュータの中身を見ていきましょう。

その他のコンピューター部品

では、コンピュータの内部には他に何が入っているのでしょうか?コンピューターの中身は次の 5 つのカテゴリに分類できます。

電源コンポーネントは、コンピューターの残りの部分全体に電力を供給します。コンピュータを電源ソケットに差し込むと、コードから変圧器が入っているシールド ボックスに電気が流れます。変圧器の仕事は、入ってくる電気を、電気を必要とする機械の各部分に適切な電圧に変換することです。ラップトップを使用している場合、電力の一部はラップトップのバッテリーに送られ、充電されます。プラグが抜かれている場合、ラップトップは電力需要をバッテリー内の充電に依存する必要があります。

コンピューターには小型バッテリー (CMOS バッテリー) も搭載されており、コンピューターの残りの部分の電源を切っても、常にオンになっています。このバッテリーは、コンピューターのハードウェアに関する情報の維持を担当する特別なチップである相補型金属酸化膜半導体 (CMOS) に保存されているデータを保存するのに役立ちます。また、時計にも電力を供給するため、電源を切ったりプラグを抜いたりした場合でも、コンピューターは正確に時刻を刻むことができます。

コンピューターのドライブは、データやアプリケーションを保存したり呼び出したりできるデバイスです。ほとんどのコンピュータには、磁気記録を使用して情報を保存する一連の薄いプラッタ、または可動部品のないソリッド ステートフラッシュハード ドライブのいずれかであるハード ドライブが搭載されています。どちらの場合も、ハード ドライブを使用すると、情報やアプリケーションをコンピュータに直接保存できます。

古いコンピュータではフロッピー ディスク ドライブが使用されていました。他の古いコンピューターは、 CD-ROMやDVD-ROMドライブなどの光学式ストレージ ドライブに依存していました。これらのドライブを使用すると、コンパクト ディスクや DVD などのメディア ストレージ デバイスをコンピュータで使用できるようになります。

モデムは、コンピュータが他のコンピューティング システムと通信できるようにするマシンです。モデムは、特定の周波数の電波を介してデータを送受信できる無線トランシーバーであるワイヤレス カードと密接に関係しています。

サウンドカードとグラフィック カードについては一目瞭然です。これらにより、コンピュータはグラフィックを表示したり、サウンドや音楽を再生したりできるようになります。すべてのカードが同じというわけではありません。一部のカードは他のカードよりも多くのソフトウェア フォーマットをサポートしています。特にグラフィックカードにはさまざまな仕様があります。

冷却システムには通常、ヒートシンクとファンが含まれます。過熱はコンピュータにとって深刻な問題となる可能性があり、場合によってはシステム障害に至るまでパフォーマンスが低下することがあります。ヒートシンクは熱を吸収し、重要なコンポーネントから熱を遠ざけます。ファンはコンピューターに熱を外部に排出する手段を提供します。一部のコンピューターには、より高度な液体冷却システムが搭載されています。水冷システムは、流れる水のチューブを使用して熱を吸収し、重要なコンポーネントから熱を逃がします。

そこにあります。これは、一般的なコンピューター内部にある主要な要素をカバーしています。もう自分で分解して見る必要はありません。そして、このコンピュータを元に戻してもまだ動作するかどうかを確認します。

コンピューターおよびその他の関連トピックについて詳しくは、次のページのリンクをご覧ください。

ラップトップ コンピューターの人気の急増は、ある意味、皮肉なものです。これらは完全にポータブルであり、デスクトップ モデルよりも消費電力と騒音が少なくなります。ただし、これらの違いはほとんどのユーザーが気付かないほど小さい場合もありますが、多くの場合、速度が少し遅くなり、グラフィックスとサウンドの処理能力が低下します。

また、ラップトップはデスクトップよりも高価です。しかし、価格差は縮まりつつあります。ラップトップの価格はデスクトップの価格よりも早く下落しており、実際に 2005 年 5 月にはラップトップ PC が初めてデスクトップ モデルを上回りました 。

デスクトップタワーにあるすべての機器を、どのようにしてこのような小さなパッケージに収めることができるのでしょうか?また、ラップトップはどのようにしてバッテリ電源だけで動作できるほど効率的に動作できるのでしょうか?この記事では、ラップトップに関するこれらの質問やその他の質問に対する答えを見つけます。

全体として、ラップトップ コンピューターとデスクトップ コンピューターは非常に似ています。基本的なハードウェア、ソフトウェア、オペレーティング システムは同じです。主な違いは、コンポーネントがどのように組み合わされるかです。

デスクトップ コンピュータには、マザーボード、ビデオ カード、ハード ドライブ、およびその他のコンポーネントが大きなケースに収められています。モニター、キーボード、およびその他の周辺機器は、ワイヤレスまたはケーブルで接続します。ケースが縦置きでも​​横置きでも、アドイン カード、ケーブル、空気循環のための十分なスペースがあります。

ただし、ラップトップは、最もコンパクトなPCタワーよりもはるかに小さく、軽量です。画面はキーボードと同様にユニットに統合されています。ラップトップは、空気循環のための十分なスペースを備えた広々としたケースの代わりに、すべての部品がぴったりと収まる小さくて平らなデザインを採用しています。

この基本的な設計の違いと、ラップトップ本来の携帯性のため、コンポーネントは次のことを行う必要があります。

多くの場合、これらの違いによりコンポーネントの価格が高くなり、ラップトップの価格が高くなる原因となる可能性があります。次のセクションでは、ラップトップがこれらの違いをどのように処理するかを調べます。

ラップトッププロセッサ

マイクロプロセッサ、つまりCPU はオペレーティング システムと連携してコンピュータを制御します。それは本質的にコンピュータの頭脳として機能します。 CPU は大量の熱を発生するため、デスクトップ コンピューターは循環空気、ファン、ヒートシンク(プロセッサーから熱を奪うために使用されるプレート、チャネル、放熱フィンのシステム) を使用して冷却します。ラップトップにはこれらの各冷却方法を配置できるスペースがはるかに少ないため、通常、CPU は次のようになります。

一部のラップトップでは、より低いクロック速度で動作するように設定されたデスクトップ CPU が使用されています。これによりパフォーマンスは向上しますが、これらのラップトップは通常、動作が非常に熱くなり、バッテリー寿命が大幅に短くなります。

通常、ラップトップには、CPU からの熱を放散するために、小型のファン、ヒートシンク、ヒート スプレッダー、またはヒート パイプが付いています。一部のハイエンド ラップトップ モデルでは、ヒート パイプの横のチャネルに液体冷却剤を保持することで熱をさらに低減します。また、ほとんどのラップトップのCPU はユニットの端近くにあります。これにより、ファンは熱を他のコンポーネントを介さずに直接外部に移動させることができます。

ラップトップのメモリとストレージ

ラップトップのメモリは、プロセッサが遅いことによるパフォーマンスの低下の一部を補うことができます。一部のラップトップではCPU 上または CPU のすぐ近くにキャッシュメモリが搭載されており、より迅速にデータにアクセスできます。一部の製品には、より大きなバスがあり、プロセッサ、マザーボード、メモリ間でデータをより速く移動できるようになります。

ラップトップは、スペースを節約するために、より小さなメモリ モジュールを使用することがよくあります。ラップトップで使用されるメモリの種類には次のものがあります。

一部のラップトップはアップグレード可能なメモリを備えており、メモリ モジュールに簡単にアクセスできる取り外し可能なパネルを備えています。

デスクトップと同様に、ラップトップにはハードディスク ドライブが内蔵されており、オペレーティング システム、アプリケーション、データ ファイルが保存されます。ただし、ラップトップは一般にデスクトップよりもディスク容量が少ないです。ラップトップのハード ドライブは、物理的にデスクトップのハード ドライブよりも小さいです。さらに、ほとんどのラップトップ ハード ドライブはデスクトップ ハード ドライブよりも低速で回転するため、熱と電力消費の両方が削減されます。

デスクトップ コンピュータには、 CDやDVD ROM ドライブなどの追加ドライブを取り付けるための複数のベイがあります。ただし、ラップトップのスペースはかなり不足しています。多くのラップトップはモジュラー設計を採用しており、さまざまなドライブを同じベイに取り付けることができます。これらのドライブには 3 つの異なる指定があります。

場合によっては、これらのドライブ ベイはドライブに限定されず、追加のバッテリーも受け入れることができます。

次に、ラップトップのビデオ処理と表示機能を見ていきます。

ノートパソコンの画面、グラフィックス、サウンド

グラフィックス プロセッシング ユニット(GPU) は、3D グラフィックスのレンダリングに必要な計算を処理するマイクロプロセッサです。 CPU と同様に、GPU も大量の熱を発生します。ほとんどのラップトップには、マザーボードにグラフィックス機能が組み込まれているか、ラップトップでの使用に特化して設計された GPU を搭載した小型のグラフィックス カードが搭載されています。 GPU メーカーはどちらもラップトップ専用の GPU を製造しています。ラップトップは CPU と GPU の間でメモリを頻繁に共有するため、スペースを節約し、電力消費を削減します。

多くの人はラップトップのグラフィックス パフォーマンスの低下に気づいていません。ラップトップは、Web サーフィンや生産性アプリケーションに十分な処理能力を備えています。ただし、最新の 3D ゲームには苦労する可能性があります。ゲーム愛好家向けに設計されたいくつかの特殊なラップトップには、より強力な GPU と追加のビデオ メモリが搭載されています。

ラップトップは、液晶ディスプレイ(LCD) 画面にグラフィックスを表示します。ほとんどの画面のサイズは 12 ～ 17 インチで、画面のサイズはラップトップ全体のサイズに影響します。さらに、ノートパソコンの画面は次のような場合があります。

アクティブ マトリックス ディスプレイは画像が鮮明で読みやすく、バックライト付き画面は低レベルの照明条件に適しています。

ほとんどのラップトップには、マザーボード上のサウンド カードまたは統合サウンド処理のほか、小型の内蔵スピーカーも搭載されています。ただし、一般にラップトップの内部には、最高級のサウンド カードや高品質のスピーカーを搭載するのに十分なスペースがありません。ゲーム愛好家やオーディオ愛好家は、 USBまたはFireWireポートを使用してラップトップに接続する外部サウンド コントローラを使用して、ラップトップのサウンド機能を補うことができます。

ノートパソコンのバッテリー

ラップトップもデスクトップも電気で動作します。どちらも、リアルタイム クロックを維持するための小さなバッテリーと、場合によっては CMOS RAM を備えています。ただし、デスクトップ コンピュータとは異なり、ラップトップは持ち運びが可能で、バッテリだけで動作します。

ニッケル カドミウム(NiCad) バッテリは、ラップトップ コンピュータで一般的に使用される最初のタイプのバッテリであり、古いラップトップではまだこのバッテリが使用されていることがあります。次の充電までの寿命は約 2 時間ですが、この寿命はメモリ効果に基づいて充電ごとに減少します。セルプレート内に気泡が発生し、再充電に利用できるセルスペースの総量が減少します。これを回避する唯一の方法は、バッテリーを完全に放電してから再充電することです。 NiCad のもう 1 つの欠点は、バッテリーの充電が長すぎると爆発する可能性があることです。

ニッケル水素(NiMH) バッテリーは、ニカド電池と新しいリチウムイオン (LiIon) バッテリーの間の橋渡しとなります。ニッカドよりも次の充電までの寿命は長くなりますが、全体的に総寿命は短くなります。これらはメモリー効果の影響を受けますが、ニカド電池ほどではありません。

リチウムイオン電池はラップトップコンピュータの現在の標準です。軽くて寿命が長いです。メモリー効果の影響を受けず、ランダムに充電でき、過充電しても過熱しません。また、ラップトップ用に入手可能な他のバッテリーよりも薄いため、新しい超薄型ノートブックに最適です。リチウムイオン電池は、約 950 回から最大 1200 回の充電まで持続します。

リチウムイオン電池を搭載したラップトップの多くは、電池寿命が 5 時間であると主張していますが、この測定値はコンピューターの使用方法によって大きく異なります。ハードドライブ、その他のディスクドライブ、 LCDディスプレイはすべて、かなりのバッテリー電力を使用します。ワイヤレス インターネット接続を維持する場合でも、ある程度のバッテリー電力が必要です。ラップトップ コンピューターの多くのモデルには、バッテリー寿命を延ばしたり、バッテリー残量が少ないときにバッテリー電力を節約したりするための電源管理ソフトウェアが搭載されています。

ホワイトブック

多くの人が自分自身または顧客用にカスタム PC を構築します。ホワイトボックスと呼ばれるこれらの自作コンピューターは、コンピューター市場の重要な部分を占めています。見た目やパフォーマンスのためにコンピューターを改造する人もいます。これはモッディングと呼ばれます。しかし、ラップトップを構築したり改造したりする場合はどうでしょうか?

改造または自作のラップトップはホワイトブックと呼ばれます。現在、ホワイトブックはノートブック市場の約 5% を占めており、この数字は徐々に上昇しています。業界は、エンドユーザーをラップトップから遠ざけるという点でかなりうまくやっています。ラップトップを開けたり、変更したり、部品を入手したりすることが困難になっています。さらに、ラップトップのシャーシを開けると、ほとんどの場合、メーカーの保証が無効になります。

ラップトップを一から構築するための部品を見つけるのは依然として困難ですが、ベンダーは一部の顧客がラップトップの空のシェルを注文することを好み、許可しています。ホワイトブックを作成して顧客に販売する再販業者には特にオープンです。さらに、シェルに付属しているものを改造したりアップグレードしたりすることもできます。のような企業がそれをビジネスにしている。

ラップトップのシェルは次のもので構成されます。

つまり、ホワイトブックを作成したい人は、次のものを見つける必要があります。

現時点では、ラップトップ部品のフォームファクター(形状とデザイン) に関する実際の標準はありません。ラップトップ用に設計されたプロセッサは販売されていますが、それらのチップ用のマザーボードを見つけるのは別の話です。ハードドライブは非常に標準的であり、SODIMM システムメモリは簡単に入手できますが、他の部品については多少の調査が必要になる場合があります。

次にノートパソコンの歴史を見てみましょう。

ラップトップの歴史

1970 年代、ゼロックス パロアルト研究センターのアラン ケイは、ノートブックとほぼ同じサイズのワイヤレス ポータブル コンピュータに関するビジョンを持っていました。彼はそれをダイナブックと名付けました。ケイの Dynabook は、スケッチとボール紙モデルを超えることはありませんでしたが、真のポータブル コンピューターの開発に向けた車輪が動き始めました。

1979 年に、Grid Systems Corporation の William Moggridge は、最初に機能するポータブル コンピューターを作成しました。 340 キロバイトのバブル メモリ、マグネシウム ダイカスト ケース、折りたたみ式エレクトロルミネセンス グラフィック ディスプレイ スクリーンを備えていました。 NASA は宇宙計画で使用するために、1 個あたり 800 ドルで数個を購入しました。

ガビラン コンピュータやアップルなどの他の企業は、翌年に他のポータブル コンピュータを導入しました。ただし、最初に商業的に実行可能なマシンは、1986 年に導入されたIBM PC Convertibleでした。PC Convertible には次のような特徴がありました。

重さは 12 ポンド (5.4 kg) と重く、PC コンバーチブルは 3,500 ドルで販売されました。これは、今日のラップトップで使用されているクラムシェル デザインを備えた最初のポータブル コンピューターでした。 PC Convertible の成功は、Compaq や Toshiba などの競合他社がポータブル コンピュータのクラムシェル デザインに切り替えるきっかけとなりました。そしてラップトップコンピュータの時代が始まりました。

ラップトップおよび関連トピックの詳細については、次のページのリンクを参照してください。

あなたの会社が壊れるガラスを映画業界に販売していない限り、「壊れるように作られている」という言葉は、成功するマーケティング スローガンとは言えません。しかし、過去 15 年間に何か電子機器を購入した多くの消費者にとって、ピカピカの新しいデバイスは買った瞬間に交換する必要があるように感じることがよくあります。私たちのコンピューターは実際に壊れるように作られているというのは本当でしょうか?

保証サービス会社 SquareTrade による 2009 年のレポートによると、安価なネットブックの約 20 パーセントと 24 パーセントが、所有してから最初の 3 年以内にハードウェアの故障 (故障) に見舞われる可能性があります 。

デバイス自体はまだ動作する場合でも、新しいソフトウェア アップデートやオペレーティング システムは「古い」コンピューターと互換性がなく、時代が来る前に時代遅れになる可能性があります。

エコノミスト誌は、計画的陳腐化はコンピュータ業界のビジネス戦略の一部であり、最後のソフトウェアやプロセッサが市場に出る前に次世代のソフトウェアやプロセッサが開発されていると主張している。

ドイツの緑の党が委託した2013年の調査では、寿命が2年未満の電子製品は意図的に、あるいは少なくとも故意に粗悪に製造された可能性があることが判明した。この調査では、交換できないバッテリーを使用して作られたスマートフォンやノートブック、またはネジ留めではなく接着されているためにケースを開けることができないケースが挙げられています。

他の人は、ラップトップは回路基板の最も高温の部分（確実に故障する箇所）に熱に弱いコンデンサーを使用して設計されており、交換部品が入手できず、修理費用がかかるため、デバイスの修理が交換するのとほぼ同じくらい高価になると指摘しています。 。

結論: コンピューター メーカーが突然白状したいという衝動に駆られない限り、コンピューターが実際に意図的に壊れるように作られているかどうかは決して分からないかもしれません。しかし、意図的であろうとなかろうと、証拠も経験も、少なくとも現代の家庭用電化製品は壊れないように作られていないため、消費者にとっては最終結果は同じであることを示しているようです。

マザーボードは、コンピューター内のすべてを結び付けます。マザーボード上のこれらの部品は一体何なのか気になりませんか?次のページにあるラベル付きの図を参照してください。

一般的なマザーボードには、コンピュータ メモリ、CPU、AGP、PCI などの領域が含まれています。次のページでマザーボード スロットの拡大図を参照してください。

メモリ、PCI、AGP などのコンピュータ ハードウェアは、スロットを介してマザーボードに接続します。マザーボードブリッジを見たことがあるでしょうか?次のページを参照してください。

チップセットは、マイクロプロセッサをマザーボードの他の部分、つまりコンピュータの他の部分に接続する「接着剤」です。 PC では、ノース ブリッジとサウス ブリッジという 2 つの基本部分で構成されます。次にコンピュータのメモリを見てみましょう。

コンピューターのメモリはシステムのパフォーマンスに大きな影響を与えます。上の写真は、RAM メモリ モジュールの一種である SIMM メモリ、つまりシングル インライン メモリ モジュールです。次のページの DIMM メモリを参照してください。

DIMM (デュアル インライン メモリ モジュール) にはメモリ チップへの 64 ビット パスがありますが、SIMM には 32 ビットしかありません。次のタイプのメモリは、ノートブック、プリンタ、ネットワーク機器によく使われています。

SODIMM (スモール アウトライン デュアル インライン メモリ モジュール) は集積回路で作られており、サイズは DIMM モジュールの約半分です。次に、デスクトップ コンピューター内の RAM がどこに配置されているかを確認します。

RAM をアップグレードすると、コンピュータの寿命を大幅に延ばすことができます。次の図は、コンピュータの起動時に使用されるメモリの種類を示しています。

基本的な入出力システム BIOS は、コンピューターの電源を入れると最初に表示されます。 BIOS は、次のページでコンピューター ハードウェアに重要な指示を与えます。

マイクロプロセッサ (CPU または中央処理装置とも呼ばれる) は、単一チップ上に製造された完全な計算エンジンです。次ページの高性能プロセッサは、もともとスーパーコンピュータで使用されていたものです。

この第 8 世代 Athlon プロセッサなど、64 ビット プロセッサが主流になりました。ただし、コンピュータで処理されたすべての情報を保存するには、次のページのハード ドライブが必要です。

ハードディスクは密閉されたアルミニウムの箱で、この写真では開封されています。コントローラーの電子機器は片側に取り付けられており、読み取り/書き込みメカニズムとプラッターを回転させるモーターを制御します。次にディスクとプラッターの拡大図を見てください。

このハード ドライブには、ハード ディスクとも呼ばれる 3 つのプラッターと 6 つの読み取り/書き込みヘッドがあります。次のページでハードディスクの読み取り方法を確認してください。

ハードディスク上のアームは読み取り/書き込みヘッドを保持しており、信じられないほど高速で正確である必要があります。読み取り/書き込みヘッドごとに 1 つのアームがあり、すべてが並んで 1 つのユニットを形成します。次の図でハードドライブを PC に接続しているものを見てください。

Integrated Drive Electronics インターフェイスは、ハード ドライブを PC に接続する最も一般的な方法です。次に周辺機器を接続するドライブを確認します。

Peripheral Component Interconnect (PCI) バスは、接続されたデバイスのシステム メモリへの直接アクセスを提供します。 PCI スロットは、ネットワーク、グラフィックス、サウンド カードに使用できます。次のページの PCI カードを参照してください。

PCI カードは 47 ピンを使用して PCI スロットに接続します。ピンは、コンピュータ チップを回路基板に取り付けるための薄い金属製の脚です。次のハードウェアは、グラフィック カードを接続する標準的な方法として PCI に取って代わりました。

AGP (アクセラレーション グラフィックス ポート) を使用すると、オペレーティング システムは、グラフィックス カード (上記のようなもの) が使用する RAM をオンザフライで指定できます。次のページでグラフィックス カードを詳しく見てみましょう。

マザーボードと同様に、グラフィックス カードはプロセッサと RAM を収容するプリント基板です。コンピューター ゲームに興味がある場合は、おそらく次のハードウェアが欲しくなるでしょう。

PCI Express または PCIe は、より多くのデータを受け入れ、より多くの電力をビデオ カードに供給することにより、AGP の必要性を排除します。ただし、次の写真のアイテムは、PCIe に代わって新しい規格として採用されています。

現在購入しているほぼすべてのコンピュータには、マウスからプリンタまであらゆるものを接続できるユニバーサル シリアル バス コネクタが付属しています。詳細については、 「PC の仕組み」を参照してください。

この PC 電源は PC ケースから取り外されています。電源コード コネクタの上の右側にある小さな赤いスイッチは、さまざまな国の電源電圧を変更するためのものです。次に電源の内部を見てみましょう。

PC の電源装置は、スイッチャー テクノロジーを使用して AC 入力をより低い DC 電圧に変換します。 3.3 ボルトと 5 ボルトは通常デジタル回路で使用され、12 ボルトはディスク ドライブやファンのモーターを動作させるために使用されます。次に電源トランスを参照してください。

この写真では、中央に 3 つの小さな変圧器 (黄色) が見えます。左側には 2 つの円筒形コンデンサがあります。大きなフィン付きのアルミニウム片はヒートシンクです。次にヒートシンクを詳しく見てみましょう。

ここでは、デスクトップのハードウェアと同様に、ラップトップのヒートシンクとファンが見えます。詳細については、 「PC の仕組み」を参照してください。

2008 年初頭、モバイル コンピューターの世界はラップトップコンピューターによって支配されていました。従来のラップトップに代わるものはいくつかありました。タブレット PC、高度なPDA 、さらにはいくつかのスマートフォンでも、多くの基本的なコンピューティング タスクを実行できます。しかし、ラップトップ コンピュータはモバイル コンピューティングの標準を設定しました。一部の企業は、デスクトップ コンピュータとほぼ同等の強力なラップトップを提供しました。

1 年後、従来のラップトップはモバイル コンピューティング市場での競争に直面しています。消費者にとっては混乱する可能性があります。モバイル コンピュータを購入する際には、考慮すべき新しい用語やカテゴリが多数あります。ラップトップ、ノートブック、ネットブック、ウルトラモバイル PC があります。しかし、違いは何でしょうか？用語は互換性がありますか?それらは明確に定義されていますか?

これらの質問に対する答えは、誰に尋ねるかによって異なります。ある人は特定の PC をネットブックと呼び、別の人はそれがノートブックであると主張するかもしれません。それは、誰かに高い地理的特徴を説明するように頼むようなものです。ある人はそれを丘と呼び、他の人はそれを山だと主張するかもしれません。信頼できる普遍的な定義はありません。

ただし、使用できる一般的なガイドラインがいくつかあります。ラップトップ コンピューター、ノートブック、ネットブックは同じ基本的なフォーム ファクターを使用しており、主な差別化要因はサイズです。そのフォーム ファクターは、画面とヒンジで取り付けられたキーボードという 2 つの主要な部分を備えたコンピューターです。一般に、ネットブック コンピューターはノートブック コンピューターよりも小さくて軽く、ノートブック コンピューターもラップトップよりも小さくて軽いです。ただし、コンピューターには特定のサイズや重量のクラスはありません。では、たとえば、コンピューターの画面が 11 インチ (27.9 センチメートル) の場合、それはネットブックですか、それともノートブックですか?そこが人々の意見が異なるところです。

ラップトップとノートブックから始めましょう。市場に出回っているラップトップの多くは以前のものよりも小型で軽量であるため、この用語を同じ意味で使用する人もいます。ラップトップ技術が進化するにつれて、メーカーはより多くの電力をより小さなパッケージに詰め込むことができるようになりました。ノート形式が主流になりつつあります。

しかし、ノートパソコンと呼ぶには大きすぎるノートパソコンもまだ存在します。 Lenovo ThinkPad W700ds には、17 インチ (43.2 センチメートル) のメイン スクリーンと格納可能な 10 インチ (25.4 センチメートル) のセカンダリ スクリーンが備わっています。重さは11ポンド（約5キログラム）、厚さは2.1インチ（5.3センチメートル）。ゲーム用ラップトップも大型の場合があります。東芝の Qosmio X305 は重さ 9 ポンドで、画面は 17 インチ (43.2 センチメートル) です。これらのコンピュータは持ち運び可能ですが、おそらく一日中持ち歩きたくないでしょう。

ネットブックとノートブック

ノートブック コンピューターは、前のセクションで説明したラップトップよりも軽量です。通常、画面の大きさは 12 ～ 17 インチ (30.5 ～ 43.2 センチメートル) で、重さは約 5 ～ 6 ポンド (2.3 ～ 2.7 キログラム) です。理想的には、ノートブック コンピューターは大型のラップトップ コンピューターと同じ処理能力と機能を備えています。多くのメーカーは、大きな機能を備えた小型コンピューターの利便性を理由に、特別な価格を設定しています。

Lenovo ThinkPad X300 はノートブック コンピューターです。画面は 13.3 インチ (33.8 センチメートル) で、重さはわずか 3.2 ポンド (1.5 キログラム) で、ノートブックのカテゴリでは軽量です。閉じた状態では、厚さはわずか 0.9 インチ (2.3 センチメートル) です。また、Wi-Fi カード、 Bluetoothアンテナ、デュアルコア プロセッサ、1 ギガバイト (GB) の RAM、64 GB ソリッド ステート ハード ドライブなど、一般的なラップトップ コンピューターにある多くの機能も備えています。 DVDドライブと統合Webカメラも備えています。 Windows Vistaオペレーティング システムが付属しています。

ネットブック コンピュータは、コンピュータ市場では比較的新しい製品です。ネットブック コンピュータの一般的な定義は、ノートブック コンピュータよりも小さく、性能が低く、安価であるということです。

2008 年初頭にネットブックが注目され始めたとき、ネットブックはコンピュータ市場で一般的な哲学と矛盾しているように見えました。長年にわたり、コンピュータ消費者にとって一般的な戦略は、自分の価格帯で最も高速で最も強力なコンピュータを見つけることでした。しかし、消費者は、実行するタスクのほとんどに必ずしも最先端のコンピューターが必要なわけではないことを理解し始めています。また、コンピューティングにおいて Web がより一般的な役割を担うようになるにつれて、消費者向けコンピューターの処理要件はそれほど厳しくなくなります。

ネットブックの具体的な基準については意見が分かれていますが、一般にネットブックの画面は 12 インチ (30.5 センチメートル) より小さく、重さはわずか 1 ～ 2 ポンド (0.5 ～ 0.9 キログラム) です。通常、価格は 300 ドルから 600 ドルの間です。例としては、Asus EEE PC 4G があります。重さは 2 ポンド (0.9 キログラム) で、画面は 7 インチ (17.8 センチメートル) です。プロセッサは Intel Celeron M 353/630 メガヘルツ チップで、512 メガバイトのRAMを搭載しています。 4 GBのソリッドステートハードドライブが付属しており、価格は約400ドルです。

ウルトラモバイル PC

残るはウルトラ モバイル PC (UMPC) です。技術的には、この用語は特に Microsoft 製品に適用されます。これはタブレット コンピューターです。キーボードのないコンピューター画面を想像してください。ほとんどの UMPC のインターフェイスは、スタイラスを備えたタッチスクリーンと、画面の側面に沿って配置された物理キーの配列です。これらのタブレットはネットブックのように軽く、4 ～ 7 インチ (10.2 ～ 17.8 センチメートル) の範囲の小さな画面を備えていることが多いです。

一部の UPMC モデルには、画面の下からスライドして取り出すことができるフルQWERTY キーボードが搭載されています。タッチスクリーン インターフェイスのみに依存するものもあります。ほとんどはWindows Vistaオペレーティング システムで実行されます。 UMPC はノートブックよりも持ち運びに優れていますが、ネットブックよりも高価です。

Samsung の Q1UP-XP ウルトラ モバイル PC が良い例です。 7 インチ (17.8 センチメートル) の LCD タッチスクリーン ディスプレイを備え、重量はわずか 2 ポンド (0.9 キログラム) です。画面の両側にキーを備えた分割 QWERTY キーボードを備えています。 WiFiやBluetoothにも対応しています。コンピュータにはマイクが付いており、ボイス オーバー インターネット プロトコル ( VOIP ) デバイスとして機能できます。この記事の執筆時点での Q1UP-XP の価格は 1,299 ドルです。

ただし、ネットブックを含むすべての小型コンピューター デバイスを表すために UMPC という用語を使用する人もいます。高価なモバイル コンピューターと安価なネットブックを区別するためにこれを使用する人もいます。たとえば、Apple は MacBook Air 製品をノートブックと呼んでいますが、これはノートブックのカテゴリに当てはまらないと言う人もいます。 Air は標準的なマニラ封筒の中に収まるほど薄く、13.3 インチ (33.8 センチメートル) LEDバックライト付きディスプレイを備えています。ただし、プロセッサは他の MacBook モデルよりも性能が劣ります。ストレージスペースが限られており、ポートもいくつかしかありません。 Air の価格もかなり高く、開始価格は 1,799 ドルです。

Air のデザイン、処理能力、価格は、分類するのが難しいものです。そのため、一部のジャーナリストは、ポータブルだがネットブックよりも強力で高価なデバイスを説明するために UMPC という用語を使用します。この用語を使用すると、ネットブックは小さく、安価で、適度な処理能力を備えています。 UMPC は小型で高価ですが、一般にネットブックよりも優れたプロセッサを搭載しています。

モバイル コンピューティングの未来

新製品により、ネットブック、ノートブック、UPMC の間の境界線はさらに曖昧になります。 CES 2009 で、Asus は Eee T91 および T101H コンピューターを披露しました。これらのデバイスは、タブレットとネットブックを組み合わせたものです。ピボットにスクリーンが取り付けられているのが特徴で、スクリーンを回転させてキーボードの上に折り返すことができます。タッチスクリーンインターフェイスにより、ネットブックをタブレット PC として使用できます。これらの製品は 2009 年に市場に投入される予定です。この記事の執筆時点では、ASUS はこれらの製品の価格について公式発表を行っていません。

スマートフォンは、モバイル コンピューティングの状況をさらに混乱させる可能性もあります。スマートフォンがより強力になるにつれて、ネットブックと同じニッチ市場を埋め始めています。一般に、スマートフォンの価格は約 199 ドルから 900 ドル以上まであります。非常に持ち運びやすく、多機能です。スマートフォン用のアプリケーションを設計する企業は、近い将来、より多くのクラウド コンピューティング戦略を製品に組み込む可能性があります。

同時に、一部のネットブック メーカーは携帯電話通信事業者と提携して、製品に携帯電話技術を組み込んでいます。一部のネットブックは、データ転送のために 3G、EDGE、その他のセルラー ネットワークにアクセスできます。これらのプロトコルを使用したデータ転送はWiFiよりも遅くなる傾向がありますが、携帯電話ネットワークのインフラストラクチャには WiFi ネットワークよりも強力な基盤があります。

1 つ確かなことは、モビリティが重要であるということです。人々は、いつでもどこでもアプリケーションやデータにアクセスできることを望んでいます。ユーザーは、専用の大容量ハード ドライブを備えたデバイスや、リモート データ ストレージ サービスへのログインに使用できるネットブックが必要な場合があります。あるいは、何が欲しいかわからない場合もあります。

2008 年のホリデー シーズンのコンピュータ販売の大きな割合をネットブックが占めましたが、ネットブックの返品率は比較的高かったです。それは、消費者がネットブックの目的を誤解していることが原因である可能性があります。このデバイスは、ノートブック、ラップトップ、デスクトップ コンピューターほど強力ではありません。また、キーボードが小さい傾向があり、長時間のコンピューティング セッション中に入力が困難になる人もいます。また、 Linux上で動作するネットブックを選択した人は、慣れないオペレーティング システム (OS) に不満を感じる可能性があります。

返品率にもかかわらず、ネットブックやその他のポータブル コンピューティング デバイスの人気は高まり続けています。これらのデバイスの利便性と厳しい経済状況により、超強力で高価なデスクトップ PC の時代は終わりである可能性があります。

ポータブル コンピュータについて詳しくは、次のページのリンクをご覧ください。

彼らは、コンピュータの平均寿命が最近 2 年に短縮したと言います 。可能であれば、頻繁に交換するでしょう。新しい、より多くのメモリを消費するソフトウェアが登場し、古いジャンク ファイルがハード ドライブに蓄積されると、コンピュータの速度はますます遅くなり、コンピュータの操作はますますイライラしていきます。お気に入りのアプリケーションをダブルクリックして開くまで 30 秒待たなければならないたびに家電量販店に駆け込みたくなるし、2 つ目のプログラムを開いてシステムが停止してしまうたびに、家電量販店に駆け込みたくなるでしょう。しかし、経済が厳しい中、新しいマシンに大金を投じることができる人がいるでしょうか?

幸いなことに、アカウントを完全に使い果たしたり、別の機械を埋め立て地に追いやったりすることなく、現在のコンピュータの耐用年数を延ばすことができるハードウェア アップグレードがあります。一部のアップグレードは他のアップグレードよりも高価であり、すべてのアップグレードを行った場合、ほとんどの場合、新しいマシンを購入したほうが良いでしょう。ただし、1 つまたは 2 つのコンポーネント、特に最も古い部品やボトルネックの原因となっていると判断した部品を交換すると、コスト効率を維持しながらパフォーマンスが大幅に向上する可能性があります。

コンピューターを開くのは気が遠くなるかもしれません。アップグレードの種類ごとに難易度は異なりますが、ハードウェアの交換はロケット科学ではありません。それには少し準備が必要で、マシンの電源を切り、静電気防止リスト ストラップを着用するか、接地された金属片に定期的に触れることで静電気を放電するなどの安全対策を講じる必要があります。しかし、少しマニュアルを読み、オンラインで調べれば、必要な部品やツールがわかり、選択したハードウェアのアップグレード方法を学び、自分自身を奮い立たせることができます。

以下は、比較的低コストで生産性と故障したマシンのパフォーマンスを向上させるために交換できる、または場合によっては追加できる 5 つのハードウェア コンポーネントのリストです。

5: RAM

コンピュータのランダム アクセス メモリ( RAM ) を増やすことは、最も簡単な DIY ハードウェア プロジェクトの 1 つです。 50 ドル未満の価格から 4 GB または 8 GB にアップグレードできます。複数のプログラムを同時に実行し続けるタイプの人、またはビデオや画像編集などの RAM を大量に使用するプロジェクトに取り組むタイプの人であれば、パフォーマンスの向上が最も顕著になります。ただし、パワーユーザーでない場合、またはすでに十分な量の RAM (4GB 以上) を搭載している場合は、改善はわずかなものになる可能性があります。それでも、たとえわずかな改善であっても、コストを支払う価値はあるかもしれません。インストール後は、アプリケーションやウィンドウが開く速度が速くなり、煩わしい砂時計やレインボー ホイールの「待機」アイコンが表示される回数が減ったことがわかります。

RAM には複数のタイプと速度があり、マザーボードでサポートされている種類を選択する必要があります。一般的なタイプは、DDR、DDR2、および DDR3 です。間違った種類をインストールすると、ファイル破損などの問題が発生し、システムが機能しなくなる可能性があるため、必ず取扱説明書を読むか、コンピュータの製造元のサイトにアクセスして、お使いのモデルに必要な RAM の種類を確認してください。また、サポートされている最大容量 (または処理できるギガバイト数) を確認し、その容量までのみインストールする必要があります。コンピュータのシステム プロパティをチェックして現在インストールされている量を確認できますが、この情報をどこで確認できるかはオペレーティング システムによって異なります。一部のオペレーティング システムでは、コンピュータに必要な RAM のタイプも表示されます。

RAM の取り付けは通常、ドライバーでコンピューターのケースを開け、RAM スロットを見つけ、交換する既存の RAM のクリップを外し、新しい RAM チップを挿入するだけです。多くのマザーボードでは、特定のソケットに同じ容量の RAM チップのペアを取り付ける必要があります。つまり、より大きなチップを 1 つだけ追加できない場合があります。また、問題を早期に発見するために、インストール直後に徹底的にテストし、システム プロパティをチェックするときに、現在インストールされている RAM の量が表示されていることを確認する必要があります。その後、システムの速度低下が少なくなり、ハードウェア初心者であるという感覚が少し薄れるはずです。

4: ハードドライブ

お金をかけずに現在のマシンを改善するもう 1 つの方法は、新しいハード ドライブを取り付けることです。ハード ドライブの空き容量が増えると、ビデオ ファイルや画像ファイル、またはますます大きくなる新しいアプリケーションを保存するためのスペースが足りなくなるのを防ぐことができます。最近では、内蔵ハード ドライブの容量が数百ギガバイト、場合によっては数テラバイトに達することもあります。価格は約 50 ドル (またはそれ以下) から数百ドルに達するため、手頃な価格でストレージ容量を大幅に増やすことが可能です。ほとんどの新しいハード ドライブでは、古いハード ドライブよりも高速にデータを取得できるため、アップグレードするとアプリケーションのパフォーマンスが向上する可能性があります。

ご想像のとおり、マザーボードがサポートするハードドライブの種類を調べて、それに応じて購入する必要があります。これらは通常、 Integrated Drive Electronics ( IDE ) またはSerial Advanced Technology Attachment ( SATA ) ドライブです。互換性のあるハード ドライブを入手したら、古いドライブを完全に交換するか、コンピュータに追加のスロットがある場合は、新しいドライブを追加し、古いドライブを追加のストレージとして保持することができます。また、古いドライブから新しいドライブにデータをコピーする必要があります。両方のドライブをマシンに保存できる場合、または特別な USB アダプタを購入してコンピュータを古いハード ドライブに接続できる場合は、あるドライブを別のドライブに直接クローン作成するために利用できるさまざまなソフトウェア ツールがあります。他のソフトウェア ツールを使用すると、元のドライブのイメージを 2 台目のマシン、外付けハード ドライブ、または複数のディスクに保存でき、インストール後にそのイメージを新しいドライブに移動できます。ソフトウェアはオンラインで入手できますが、新しく購入したハード ドライブに付属している場合もあります。

検討すべき可能性の 1 つは、従来のハード ドライブからソリッド ステート ドライブ( SSD ) へのアップグレードです。ハード ドライブほど多くの記憶領域を持たない傾向があり、高価ですが、より高速なデータ取得が可能になり、結果としてアプリケーションのパフォーマンスが向上します。現在、クラウド ストレージ、音楽、ビデオのストリーミング オプションがすべて揃っているため、ほとんどの人は、パフォーマンス上の利点を優先してストレージ スペースの一部を簡単に犠牲にすることができます。

3: ビデオカード

ハードコア ゲーマーやカジュアル ゲーマーの場合、特にコンピューターに付属のグラフィック カードをまだ使用している場合は、グラフィック カードの交換を真剣に検討する必要があります。新しいビデオ カードを追加すると、速度が向上し、ビジュアルが向上するため、ゲームのパフォーマンスが大幅に向上し、ゲーム プレイがよりスムーズになります。より優れたカードを使用すると、よりグラフィックスを多用した新しいゲームを楽しむことができます。

他のコンポーネントと同様に、互換性を確認する必要があります。マザーボードのスロットに適切なタイプのカード ( AGPまたはPCI Expressのいずれか)、およびコンピュータのケースに物理的に十分に小さいカードを選択してください。現在のプロセッサーと電源に対してドライブが強力すぎる可能性もあり、ゲーム体験が向上するどころか悪影響を与える可能性があります。古いマシンをお使いの場合は、最新かつ最高のグラフィックス カードを搭載できない可能性があります。優れたミッドレンジ カードは数百ドルでパフォーマンスを大幅に向上させることができますが、最先端ではなくてもニーズにぴったり合った、はるかに安価なカードも見つかります。一部のマザーボードは、パフォーマンスを向上させるために同一のビデオ カードの並列実行もサポートしています。

ビデオ カードを交換する代わりに、既存のドライブをオーバークロックすることもできます。通常、これはグラフィック カードのドライバーまたは製造元からダウンロードしたソフトウェア ツールを使用して実行できます。コンピューターの冷却ファン、グラフィックス カード自体のファン、および/または電源が選択した速度に対応できる限り、オーバークロックによってパフォーマンスが適度に向上します。マイナス点としては、ファンの騒音が大幅に増加する可能性があること、ファンをやりすぎるとビデオ カードの寿命が短くなる可能性があることなどが挙げられます。予算が限られている場合は検討する価値がありますが、カードを交換すると改善がはるかに劇的になります。

2: プロセッサー

勇気があれば、コンピュータの中央処理装置( CPU ) を完全に交換することも可能です。現在のプロセッサのより高速なバージョンを選択することも、より多くのコアを搭載したプロセッサを購入して、コンピュータがマルチタスクをより適切に処理できるようにすることもできます。アーキテクチャとプロセッサ コアの数が異なるため、異なるメーカーの CPU 間、または同じメーカーの異なるモデル間で生の GHz 数値を比較しても、どの CPU がより高速であるかが必ずしもわかるわけではありません。ただし、新しい CPU にアップグレードすると、コンピュータの速度とパフォーマンスが大幅に向上します。このアップグレードは、オーディオやビデオのエンコード、さらにはゲームなど、プロセッサを大量に使用するアプリケーションを使用するユーザーにとって特に役立ちます。

他のハードウェアのアップグレードと同様に、互換性の問題が発生する可能性があります。最も簡単な方法は、現在のマザーボードでサポートされている CPU を確認し、より高速な互換性のある CPUを選択することです。サポートされていない、より新しくて優れたものが必要な場合は、マザーボードもアップグレードする必要があります。マザーボードを交換するには、通常、ヒートシンクと冷却ファンの交換が必要であり、コンピューターに必要なRAMの種類が変更される可能性があるため、この場合に購入する必要があるコンポーネントを確認するには、いくつかの調査を行う必要があります。単体の CPU は 50 ドル未満から数百ドルまであり、マザーボードと CPU の組み合わせは 100 ドル未満から始まり、同様に値上がりします。ただし、キットとカブードル全体を交換する必要がある場合は、すべてを合計して、求めているパフォーマンスを備えた新しいコンピューターの購入とコストを比較検討する必要があります。

コンピューターの脳を交換するのは、気の弱い人には向いていません。マニュアルやオンライン チュートリアルを読み、適切なツール (サーマル グリースなど) があることを確認し、怪我をしたり、静電気でコンポーネントが焼けたりしないように、安全上の注意事項に注意深く従う必要があります。しかし、ブランドの新しいプロセッサーをインストールすれば、パフォーマンスが大幅に向上し、このような高尚な取り組みを達成した後の達成感を得ることができるでしょう。

1: モニター

モニターをアップグレードするには 2 つのオプションがあります。交換用により優れた新しいモニターを購入するか、古いモニターを保持して追加のモニターを接続します。新しいモニターを使用すると、画面サイズが大きくなったり、解像度が向上したり、あるいはその両方が可能になります。ただし、複数のモニターを使用すると、画面の領域が大幅に増加します。研究では、複数のモニターを使用すると生産性が向上することも示されていますが、これは作業の種類によって異なります。余分なスペース全体に作業を自由に分散できるため、ウィンドウを見つけて切り替えるのにかかる時間と労力が軽減され、より効率的にマルチタスクを実行できるようになります。

ほとんどのグラフィックス カードには 2 つのビデオ ポートがあるため、通常は 2 台のモニタをデスクトップ コンピュータに接続できます。コンピュータに複数のカード スロットがある場合は、グラフィックス カードごとに 2 台のモニタを接続できます。一部のハイエンド ビデオ カードまたは外部デバイスでは、最大 6 台または 8 台のモニターを使用できます。通常、ラップトップにはポートが 1 つしかなく、内蔵画面に加えて 1 つのモニターを使用できますが、場合によってはポート制限を回避する方法もあります。

オペレーティング システムまたはグラフィック カード ソフトウェアでは、1 台のモニタをメニューやその他のデスクトップ項目を含むプライマリとして設定し、カーソルをある画面から次の画面に順番に移動できるようにモニタを仮想的に配置できる必要があります。モニターが 2 台あると、スペースが 2 倍になり、仕事の生産性が向上します。 3 つ以上あれば、独自のゲーム コマンド センターを構築できます。十分なデスクスペースがあることを確認してください。

どのモニターまたはコネクタを購入するかを決定するには、コンピューターのビデオ ポートを確認する必要があります。ほとんどのビデオ カードには 2 つの異なるタイプのポートがあり、これらには VGA、DVI-I、DVI-D、 HDMI 、DisplayPort が含まれます。新しい Apple コンピュータには、Mini DisplayPort ポートまたは Thunderbolt ポートが搭載されている場合があります。マシンのポートと互換性のあるモニターを接続するのが最も簡単で安価ですが、コンピューターのポートとモニターのケーブルが一致しない場合は、特別なアダプターを購入することもできます。

モニターは、中程度のサイズの画面の 100 ドル未満のものから、はるかに大きくて派手なディスプレイの数千ドルのものまであります。しかし、比較的安価なモニターを 2 台または 3 台使用すると、コンピューティング エクスペリエンスに大きな違いをもたらすことができます。

著者メモ: 費用対効果を最大限に高める 5 つのハードウェア アップグレード

私はコンピューターが大好きなので、決して手放すことはありません。私は 3 つの異なるオペレーティング システムを実行している 3 台を使用しており、家全体のストレージに 6 台ほどあります。おそらくこれが私を溜め込み屋にしてしまうのでしょう。しかし、私にとって、驚異的な計算とコミュニケーションを実現するのは非常に困難です。 「働く」という言葉はおそらく、真に古代の人々にとっては言い過ぎでしょう（とにかく、コンピューター時代には古代のことです）。これらはおそらく処分するか、1990 年代のコンピューターの博物館が存在する場合は博物館に寄贈する必要があるでしょう。しかし、ほんの数年前のものでも、まだ実行可能なドライブ、コネクタ、OS が搭載されており、すべてインターネットに接続できます。イライラするほど遅いので、私はほぼ毎日新しいものを探しています。コンピュータを開いて内部を探索してからしばらく経ちましたが、この取り組みをきっかけに、少なくともラップトップの RAM をアップグレードする必要がありました。そして、ソリッド ステート ドライブの価格設定を開始しました。近い将来、デスクトップも解体されるかもしれません。もちろん、データのバックアップを行った後です。