入出力装置

ねらい

コンピュータと人間の接点となる装置を学びます。このレッスンを終えると、入力装置と出力装置の種類を用途で使い分け、画像のデータ容量を計算でき、ハードディスク装置の構造の用語を説明できるようになります。

入力装置：外の世界を取り込む

画面上の位置を指し示す装置をまとめてポインティングデバイスといい、マウス、タッチパネル（タッチスクリーン）、ジョイスティック、トラックボール、ペンタブレットやデジタイザーなどがあります。文字の入力にはキーボード、声には音声入力装置を使います。

画像や記号を取り込む装置には、次の種類があります。

また、マイクの音声のようなアナログ信号をデジタルデータに変換する部品がA/Dコンバータです。

出力装置：結果を外の世界へ出す

表示装置

画面の走査には、1行おきに描くインタレースモードと、上から順にすべて描くノンインタレースモードがあります。解像度の規格には、VGA、SVGA、XGAなどがあります。視線の動きを捉えるアイトラッキングデバイスや、振動などの触覚を返すハプティックデバイスといった装置も登場しています。デジタルの音声データをアナログ信号に戻すのはD/Aコンバータの役割です。

プリンター

印字の方式で、用紙に打撃を与えるインパクトプリンターと、与えないノンインパクトプリンターに分かれます。印字の単位では、1文字ずつ印字するシリアルプリンター、1行ずつのラインプリンター、1ページずつのページプリンターに分かれます。身近な代表は、トナーを使い高速なレーザープリンターと、インクを吹き付けるインクジェットプリンターです。図面の作画にはプロッター、立体物の造形には3Dプリンターが使われます。

画像のデータ容量の計算

画像の容量は、画素数と1画素あたりの色情報の量で決まります。たとえば横1,000画素、縦800画素の画像を24ビットカラー（1画素3バイト）で保存すると、80万画素かける3バイトで240万バイト、およそ2.4Mバイトになります。

補助記憶装置の構造

ハードディスク装置は、回転する磁気ディスクの上を磁気ヘッドが移動して読み書きします。データは同心円状のトラックに記録され、複数の円盤の同じ位置のトラックをまとめてシリンダと呼びます。トラックはセクターという小さな区画に分かれます。複数のレコードをまとめて記録する単位の決め方をブロック化因数、ブロックの間の隙間をブロック間隔といいます。

使い込むうちにファイルがディスク上に飛び飛びに配置されて遅くなることがあり、配置を整理し直す操作をデフラグメンテーションといいます。SSDやSDカードリーダー、光ディスクのドライブ、バックアップ用の磁気テープ装置も補助記憶装置の仲間です。ネットワークとの接点には、有線LANインタフェースカードや無線LANインタフェースカードが使われます。

例題

次の問いに答えてください。

問1 印刷や手書きの文字を読み取ってテキストデータに変換する入力装置は何ですか。

問2 素子が自ら発光するためバックライトが不要で、薄型にできる表示装置は何ですか。

解答と解説

問1の答えはOCRです。マークシートの塗りつぶしを読み取るOMRと混同しやすいので、「文字ならOCR、マークならOMR」と区別しましょう。

問2の答えは有機ELディスプレイです。液晶ディスプレイはバックライトの光を液晶で制御する方式なので、光源が別に必要です。

応用

本試験を意識した問題を解いてみましょう。

問 横1,000画素、縦800画素の画像を1画素24ビットのカラー情報で圧縮せずに保存します。データ容量はおよそいくらでしょうか。次の中から選んでください。

1. 0.8Mバイト
2. 2.4Mバイト
3. 4.8Mバイト
4. 19.2Mバイト

解答と解説

答えは2の2.4Mバイトです。画素数は1,000かける800で80万画素、24ビットは3バイトなので、80万かける3バイトで240万バイト、およそ2.4Mバイトになります。1の0.8Mバイトは、色情報を1画素1バイトとして画素数だけを数えた誤りです。3の4.8Mバイトは、24ビットを6バイトと数え違えた誤りで、8ビットで1バイトという換算を誤っています。4の19.2Mバイトは、ビット単位の総量1,920万ビットをそのままバイトと取り違えた誤りです。ビットとバイトの換算は容量計算の定番のひっかけどころです。