入出力デバイスとインタフェース

ねらい

コンピュータと外の世界をつなぐ部分を学びます。このレッスンを終えると、入出力機器を役割で分類でき、機器をつなぐ規格の違いを説明できるようになります。

入れるものと、出すもの

入力装置は、人や現実の世界からコンピュータへ情報を渡す機器です。

• キーボード・マウス・タッチパネル… 人の操作を伝えます。
• スキャナ… 紙の文字や画像を読み取ります。文字を文字データとして認識する技術をOCRといいます。
• バーコードリーダ・ICカードリーダ… 符号を読み取ります。
• マイク・カメラ… 音や映像を取り込みます。
• センサ… 温度、明るさ、加速度などを測ります。

出力装置は、コンピュータから外へ情報を出す機器です。

• ディスプレイ… 画面に表示します。液晶や有機ELがあります。
• プリンタ… 紙に印刷します。インクを吹き付けるインクジェット、粉のトナーを焼き付けるレーザ、立体物を作る3Dプリンタがあります。
• スピーカ… 音を出します。
• プロジェクタ… 映像を投影します。

タッチパネルは、入力と出力を兼ねます。表示している画面に直接触れて操作するためです。

画面の細かさ

ディスプレイの細かさは画素（ピクセル）の数で表します。解像度が高いほど、同じ面積により多くの点を表示でき、細かい表現ができます。

同じ解像度でも画面が大きければ、1つの点は大きくなります。だから「解像度が高い＝きれい」とは限らず、画面の大きさとの組み合わせで決まります。

つなぐ規格

機器をつなぐ取り決めをインタフェースといいます。

有線

• USB… 最も広く使われる規格。機器への給電もできるため、充電にも使われます。1つの端子に多くの種類の機器をつなげます。
• HDMI… 映像と音声をまとめて送る規格。ディスプレイやテレビとの接続に使われます。

無線

• Bluetooth… 数メートルから10メートル程度。イヤホン、キーボード、マウスなど。
• NFC… 数センチ。かざして使う決済や交通系ICカード。
• 赤外線通信… 間に遮るものがあると通じません。

機器を使えるようにするしくみ

• デバイスドライバ… OSが機器を扱えるようにするソフトウェアです。新しい機器をつなぐと、これが必要になります。
• プラグアンドプレイ… つなぐだけで、自動的に設定されて使えるしくみです。
• ホットプラグ… 電源を入れたまま抜き差しできる性質です。USB機器がこれにあたります。

まとめ

入力装置は外からコンピュータへ、出力装置はコンピュータから外へ情報を渡します。タッチパネルは両方を兼ねます。つなぐ規格には有線と無線があり、USBは給電もでき、HDMIは映像と音声をまとめて送ります。無線は届く距離で使い分け、NFCの数センチという短さは安全のための性質です。

理解の確認

交通系ICカードや店舗での支払いに使われるNFCは、通信できる距離が数センチしかありません。この短さが、支払いという用途にとってどのような意味を持つか述べてください。

答え: 勝手に読み取られることを防ぐ、安全のための性質として意味を持ちます。支払いに使う情報は、他人に読み取られると不正な利用につながります。仮に数メートル届く方式であれば、利用者が気づかないうちに、離れた場所から読み取りを試みられるおそれがあります。通信距離が数センチであれば、読み取り機にかざすという明確な動作をしなければ通信が成立せず、利用者の意思がある場面でしか読み取られません。通信距離の短さは性能上の制約ではなく、用途に合わせて選ばれた性質です。