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出典?索
?
:
"コンピュ?タ"
?
ニュ?ス
·
書籍
·
スカラ?
·
CiNii
·
J-STAGE
·
NDL
·
dlib.jp
·
ジャパンサ?チ
·
TWL
(
2014年4月
)
|
コンピュ?タ
(
英
:
computer
)は、?義には、計算やデ?タ?理を自動的に行う?置全般のことである
[1]
。今日では、特に?らない限り
エレクトロニクス
を用いたエレクトロニック?コンピュ?タ(
英
:
electronic computer
、漢字表記では電子計算機)を指す
[1]
。
「コンピュ?タ」とは、元は計算する人間の作業者を指したが、今では計算する?置あるいはシステムを指す。
?史的には、
機械式のアナログやデジタルの計算機
、
電?回路
による
アナログ計算機
、
リレ?
回路によるデジタル計算機、
?空管
回路によるデジタル計算機、
半導?
回路によるデジタル計算機などがある。
1970年代や1980年代頃まではコンピュ?タといえば
アナログコンピュ?タ?
も含めた
[1]
が、1990年代や2000年頃には一般には、主に
電子回路
による、
デジタル
方式でかつ
プログラム??方式
のコンピュ?タを指す?況になっていた。(?義の)演算を高速かつ大量に行えるため多用途であり、
?値計算
、
情報?理
、
デ?タ?理
、
制御
、
シミュレ?ション
、
文書作成
、
動?編集
、
ゲ?ム
、
?想現?
(VR)、
?像認識
、
人工知能
などに用いられる。さらに近年では、大?や先端企業などで、
量子回路
(現在よく使われる電子回路とは異なるもの)を用いた
量子コンピュ?タ
も?究?開?されている。
??な種類があり、
メインフレ?ム
、
ス?パ?コンピュ?タ
、
パ?ソナルコンピュ?タ
(
マイクロコンピュ?タ
)などの他、さまざまな機器(コピ?機、券?機、洗濯機、炊飯器、自動車など)に??された
組み?みシステム
やそれから派生した
シングルボ?ドコンピュ?タ
もある。2010年代には板?で
タッチスクリ?ン
で操作する
タブレット
(- 型コンピュ?タ)、板?で小型で電話?カメラ?GPS機能を搭載した
スマ?トフォン
も普及した。
世界に存在するコンピュ?タの台?は次のようになっている。
コンピュ?タ同士を?ぐ
ネットワ?ク
は、
1990年代
に爆?的に普及して地球を覆うネットワ?クとなり、現在ではインタ?ネットおよびそこに接?された膨大な?のコンピュ?タが
ITインフラ
として??なサ?ビスを支えている。
表記?呼?
[
編集
]
日本では「コンピュ?タ」や「コンピュ?タ?」という表記が多く使われている
[注? 1]
。
日本の法律
用語、たとえば
刑法
や
著作?法
等では「
電子計算機
(
)
」と表現される(英語のelectronic computerに相?)。これは
電算機
(
)
と略される。なお「電算業務」「電算?理」「電算室」などの語には、「コンピュ?タの」という意味合いで「電算」という表現が織り?まれている。これについて、
情報?理??
が日本における計算機の?史について調査した際に、??誌『情報?理』に?載された
富士通
における?史を述べた記事
[5]
によれば、電子計算機以前の頃、
リレ?
による計算機によりサ?ビスを開始した同社が(「電子」じゃないけど、ということで)使い始めた言葉であろう、と書かれている。
中華人民共和?
や
台?
などでは「電?」が使われ、日本でも趣味的な分野では「電?(でんのう)」が使われることがある。
1950年代
では「人工頭?」(じんこうずのう)
[6]
や「
電子頭?
」(でんしずのう)とも表現した。
語源
[
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]
英語
の「
computer
」は
算術演算
を行う主?であるが、元?は計算する人を指した。この用法は今でも有?である。
オックスフォ?ド英語?典
第2版では、この語が計算する機械をも指すようになった最初の年を
1286年
と記している。同?典では、
1946年
までに、「
computer
」の前に修飾語を付けることで異なる方式の計算機を?別するようになったとする。たとえば「
analogue computer
」「
digital computer
」「
electronic computer
」といった表現である。
計算手
は、電子計算機と?別する場合は
レトロニム
で「human computer」とも呼ばれる。
?要
[
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]
現在のコンピュ?タ?の主な構成要素は通常以下のように分類できる。
ハ?ドウェア
[
編集
]
現在のコンピュ?タ?の基本は
ノイマン型
で、その
ハ?ドウェア
は
コンピュ?タの5大?置
とも呼ばれる?置(または機能)、すなわち
制御?置
、
演算?置
、
記憶?置
、
入力?置
、
出力?置
に分類できる
[7]
[8]
[9]
[10]
[8]
。このうち制御?置と演算?置の2つは通常は
中央?理?置(CPU)
に含まれる
[7]
[8]
。また
メモリマップドI/O
では記憶?置?入力?置?出力?置、
タッチパネル
では入力?置?出力?置は一?化されている。これは大型コンピュ?タから小さなコンピュ?タまで共通で
[8]
、スマ?トフォンなども同?である
[7]
。
制御?置は?行に必要な情報を記憶?置から?み出し、?行結果を記憶?置の中の正しい場所に?める。
演算?置は、加算?減算などの算術演算、AND?OR?NOTなどの
論理演算
、比較(2つの値が等しいかどうかなど)、ビットシフト等を行う?置である。
記憶?置(メモリ)は
アドレス
を附?された領域の列であり、各領域には命令又はデ?タが格納される。領域に格納された情報は書換可能か否か、揮?性(動力の供給を止めることで情報が失くなるという性質)を有つか否かは、記憶?置の??方法に依存するため、通常はCPUが直接操作(アドレッシング)できて高速な
DRAM
などの
主記憶?置
と、大量デ?タを保存できるが低速な
磁?ディスク?置
や
ディスクドライブ
などの
補助記憶?置
に分類できる。
入力?置と出力?置は、合わせて入出力?置とも呼ばれ、コンピュ?タが外部であるユ?ザ?や他の機器との間の情報のやりとりを行う。現代のコンピュ?タで代表的な入力?置には
キ?ボ?ド
、
マウス
、
マイクロフォン
、
スキャナ
などがあり、出力?置には
ディスプレイ
、
スピ?カ?
、
プリンタ?
などがある。また入力?置と出力?置を兼ね備えたものには上述のタッチスクリ?ンの他に
ネットワ?クカ?ド
などがある。
ソフトウェア
[
編集
]
コンピュ?タの
ソフトウェア
は多種類あり、大別する方法もいくつかあり、まず
システムソフトウェア
と
アプリケ?ションソフト
(?用ソフトウェア)の2つに分類しておいて前者のシステムソフトウェアを更に基本ソフトウェアと
ミドルウェア
に分類する方法
[11]
と、最初から基本ソフトウェア?ミドルウェア??用ソフトの3つに分類する方法
[12]
がある。基本ソフトウェアは「?義のOS」とも呼ばれ、更に「?義のOS」とも呼ばれる制御プログラムと、
サ?ビスプログラム
、
言語?理プログラム
に分類できる
[11]
。
ソフトウェアと機械語?アセンブラ?高級言語
[
編集
]
コンピュ?タの中?部である
CPU
が理解し?行できる形式は
機械語
だけだが、ソフトウェア開?をする人は通常は
プログラミング言語
でソフトウェアを記述しそれを
コンパイラ
を使って機械語に??し、その機械語を
?行
させる。プログラミング言語は
低水準言語
とも呼ばれる機械語に近い
アセンブリ言語
と、人間が理解しやすい自然言語に近い形式で記述する
高水準言語
[13]
に大別できる。
機械語は「0」か「1」を?べたビット列命令(二進コ?ド、バイナリコ?ド)で表現される。
アセンブリ言語はCPUの
命令セット
にほぼ??した記述ができるプログラミング言語で、開?難易度は高くCPUの種類(命令セット)に依存するが、コンピュ?タ?を細かく制御でき、高速性が必要な制御系などで使用されている。
高水準言語は時代?用途?特性などにより多種類あり、特に有名な言語を?げるだけでも、1957年に誕生し「最初の高水準言語」とされる科?技術計算用の
FORTRAN
、1959年に誕生し金融系の事務計算を得意とし2020年代の現在でも大企業の
メインフレ?ム
で使われ?けている
COBOL
、1964年に大?の?育用に誕生し1970年代後半から1980年代の
マイクロコンピュ?タ
や
パ?ソナルコンピュ?タ
で普及した
BASIC
、1958年に登場しリスト?理に優れ1950年代や60年代の方式の人工知能
[注? 2]
用に?展した
LISP
などが使われたが、最初に?げた3言語は
行番?
(文番?)や
goto文
を多用する言語であったので
記述に混?
が生じがちで開?時の
デバッグ
や運用開始後の改良作業も困難になりがちだったので
[注? 3]
、1972年にはその欠点を克服する
構造化プログラミング
が可能な
C言語
が登場し現在に至るまで?く使われるようになり、1983年にはそのC言語を
オブジェクト指向
に??させた
C++
が登場し
組み?みシステム
のソフト開?や 動作の高速性を求められる
コンピュ?タ?ゲ?ム
の開? 等?で現在も重要な役割を果たしており
[14]
、更に1995年にはCとC++の系統に?し「
Write once, run anywhere
」というスロ?ガンを?げコ?ドを1回書けばどの
プラットフォ?ム
でも走り ネットの分散コンピュ?ティングにも向いており おまけに??な要素を言語仕?自?として最初から含んでいるという長所がある
[15]
Java
が登場し、2020年代の現在でも常に人?最上位にランクインする?態となっている
[16]
。また1991年には可?性を重視した
Python
が登場しこちらも人?となり、2010年代には
ニュ?ラルネットワ?ク
方式の
人工知能
用の
ライブラリ
も充?させ、人工知能開?分野では主流言語となっている。1995年には、全てをオブジェクトとして扱い?のオブジェクト指向である
[17]
Ruby
が登場した。2004年にはファンにより簡潔にWebアプリケ?ションを書ける
Ruby on Rails
も開?され、
イ?コマ?ス?サイト
を開?する人?や
オ?プンソ?ス
のコミュニティ(コミュニティのサイト)で好んで使われるようになった
[17]
[注? 4]
。2012年にはRubyが「日本?」のプログラミング言語としては初めて?際電?標準?議(IEC)で?際規格に認?された。
なお言語?理系は、プログラム言語で記述した
ソ?スコ?ド
を事前に機械語コ?ド(バイナリコ?ド)に?換する
コンパイラ
や、ソ?スコ?ドを?行時に逐次解?しながら?行する
インタプリタ
や、それら2つの中間的な性質を備えた方式などに分類される。
制御プログラム(OS)
[
編集
]
「制御プログラム」とエンジニアに呼ばれるものは、別名では「?義の
オペレ?ティングシステム
(OS) 」と言い
[11]
(そしてパ?ソナルコンピュ?タの世界ではこれのみを「OS」と呼んでおり
[11]
)、その主な役割はジョブ管理、タスク管理、記憶管理などである
[11]
[18]
[13]
。この制御プログラムあるいはOSを細分すると、
カ?ネル
と
デバイスドライバ
と
ファイルシステム
に分けることができる
[11]
[18]
。
- カ?ネル
カ?ネル
はOSの中核であり、その主な役割は次のようなことである
[11]
[18]
。
- デバイスドライバ
デバイスドライバ
は周?機器を直接制御する抽象的なインタフェ?スをアプリケ?ションソフトに?して提供する
[11]
[18]
。
- ファイルシステム
ファイルシステム
は、デ?タやプログラムが記?される「ファイル」を管理するソフトウェアである
[11]
[18]
。
なお制御プログラムの構成法として、カ?ネルの機能を限定し最小限の記憶管理やタスク管理に限ったものを「マイクロカ?ネル」といい
[11]
、これは機能を絞っている代わりに、その限定的機能に?しては信?性が?すというメリットがある。マイクロカ?ネル方式が採用される場合は、ファイルシステムなどはマイクロカ?ネルの外で作動するサ?バプロセスとして提供される
[11]
。マイクロカ?ネル方式に?して、カ?ネル自?にファイルシステムなどさまざまな機能を??させる方式を「モノリシックカ?ネル(方式)」という
[11]
[18]
[注? 5]
。
- コンピュ?タのタイプごとのOS
世間に普及するコンピュ?タを台?を基準として見た場合、最も多いのは
組み?みシステム
であり、すなわちエアコンや炊飯器などの家電製品、?用車、各種の測定機器、工作機械などに組み?まれた非常に小さく安?なコンピュ?タであり、組み?みシステムでは
組み?みOS
と呼ばれるOSを用いる。2019年時点でのシェアを見ると、東京大?の
坂村健
が開?し無料配布可能で機器開?者が改?することも許されている
TRON
系OSのシェアが世界第1位のおよそ60%であり、24年連?トップ
[19]
。TRON系のなかでも
ITRON
が最も普及している
[19]
。TRON以外は
POSIX
系つまり
Unix系
、
Linux
類である
[19]
。たとえば米リナックスワ?クスの
LynxOS
、米ウィンドリバ?の
VxWorks
、米シンビアンの
Symbian OS
など。なお小規模な組み?みシステムのなかには、明確なOSを??していないものもある。
次に台?が多いのがスマ?トフォンであり、スマ?トフォンのOSおよびそのシェアは、2021年9月時点で
Android
が約72%、
iOS
が 約27%である
[20]
。なおAndroidも?い意味でのLinuxの一種であり、より具?的に言うとLinuxの
カ?ネル
を一部改編し他の
オ?プンソ?ス
?ソフトウェアを組み合わせたものである。つまりおよそ7割の人?が?は意識せずにLinuxの一種を?日使っているわけである。
ノ?トPCやデスクトップPCのOSおよびそのシェアとしては、2021年時点でWindows 75.4%、
MacOS
15.93%、
ChromeOS
2.59%、
Linux
2.33%となっている
[21]
。なお、このMacOSは
FreeBSD
を基にしたOSでありUnix系である。
ス?パ?コンピュ?タのOSは、2021年現在、ほぼ100%、
Linux
である。ス?パ?コンピュ?タ用は2000年ころは
UNIX
が9割ほどを占めていたが、その後の10年間つまり2010年ころまでにそのほぼ全てがLinuxに置き換わるということが起きた。
- CUIとGUI
ハ?ドウェアの抽象化層を持つ現在のオペレ?ティングシステムの多くは、何らかの標準化された
ユ?ザインタフェ?ス
を兼ね備えている。かつては
キャラクタユ?ザインタフェ?ス
(
CUI
)のみが提供されていたが、1970年代に
アラン?ケイ
らが
Dynabook
構想を提唱し、「暫定
Dynabook
」と呼ばれる
Alto
と
Smalltalk
による
グラフィカルユ?ザインタフェ?ス
環境を?現した。なお、「暫定
Dynabook
」は?時の
ゼロックス
の首?陣の判?により製品化されなかった(ゼロックスより??されたグラフィカルユ?ザインタフェ?ス搭載のシステム
Xerox Star
は「暫定
Dynabook
」とは別系統のプロジェクトに由?する)が、この影響を受け開?されたApple Computer(現:
Apple
)の
LISA
や
Macintosh
、
マイクロソフト
の
Windows
の??、普及により、グラフィカルユ?ザインタフェ?ス(
GUI
)が一般的にも普及することとなった。一方、Unix系OSでも1980年代から
X Window System
が開?されグラフィカルユ?ザインタフェ?スが?現した。CUIとGUIはそれぞれ長所と短所があり、GUIは初心者に優しいので初心者向けにはもっぱらGUIを使う操作法が?えられ、上級者あたりになるとGUIとCUIを?用することになり、コンピュ?タ技術者やシステム運用エンジニアなどはしばしば主にCUIを使いGUIは補助的に使う。現在CUIを使う人はGUIとCUIを同時?行的に使用しGUIのマルチウィンドウのいくつかをCUI?態で使うといったことも一般的である。またLinuxなどではGUIモ?ドとCUIモ?ドを根本的に切り替えるということも可能である
[22]
。
サ?ビスプログラム
[
編集
]
サ?ビスプログラムとは、基本的な
テキストエディタ
やファイル?換プログラムなどである。
言語?理プログラム
[
編集
]
言語?理プログラムとは、
アセンブラ
や
コンパイラ
や
インタプリタ
やジェネレ?タのことである。
アナログとデジタル
[
編集
]
1970年代や1980年代頃までは、「コンピュ?タ」といえば
アナログコンピュ?タ
と
デジタルコンピュ?タ
の?方を指した。その後は、アナログコンピュ?タがほとんど使われなくなり、「コンピュ?タ」といえば?らデジタルコンピュ?タを指す。
アナログコンピュ?タ
は、
電?
的現象?
機械
的現象?
水?
現象を利用してある種の物理現象を表現し、問題を解くのに使われる計算機の形態
[23]
。アナログ計算機はある種の
連?的な
物理量
を別の物理量で表し、それに??的な??を作用させる。入力の?化に?してほぼリアルタイムで出力が得られる特?があり(これはいわゆる「高速型」の場合の話である。時間をかけてバランスが取れた?態を見つけ出すとか、移動量の合計を得るといったような「低速型のアナログ計算機」もある)、各種
シミュレ?ション
などに利用されたが、演算?容を?更するには回路を?更する必要があり、得られる精度にも限界があるので、デジタルコンピュ?タの性能の向上とDA/ADコンバ?タの高精度化?高速化によって役目を終えた。
なお、かつて電子式アナログコンピュ?タの重要な要素として多用されたものと同じ機能を持つ電子回路は、IC化され「
オペアンプ
IC」として今日でも?く使われているが、モジュ?ル化され簡?に使えるものになっているため、一般にコンピュ?タとは見なされてない。
それに?して今日主流のデジタルコンピュ?タは
離散的な物理量
( " 飛び飛び " の物理量)を利用するコンピュ?タである。以前は2値方式のほかに10値方式や他の方式があったが
[注? 6]
、今日ではもっぱら
2値方式
(
電?
のHigh/Low。?字で抽象化して表現すると1/0)によるものを指しており、その中?部にあたるCPUでは
二進法
で?値が表現され、
ブ?ル論理
の
論理演算
を行っている。
電?方式や
エレクトロニクス
方式のデジタルコンピュ?タは1940年代や1950年代は
リレ?
式のものや
?空管式
のものが使われたが、これは素子を定期的?不定期的に交換しなければならずメンテナンスにそれなりの手間がかかるものだったので、1950年代以降は新たに?明された
トランジスタ
で論理回路や演算?置を構成することで低消費電力かつ高速動作で、リレ?式や?空管式より小型で、素子交換も不要なコンピュ?タを?現し、さらに1960年代以降は
集積回路
も用いて一層の小型化?低消費電力化?高速化が?現することになった。
?史
[
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]
古代
[
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]
17?18世紀
[
編集
]
19世紀
[
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]
20世紀
[
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]
21世紀
[
編集
]
種類
[
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]
- (※ 近年では
Nintendo Switch
のように据置型と携?型の境界を無くすような、?純に分類できないタイプの?上が伸びている。)
?究段階のコンピュ?タ
[
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]
日本の行政での?連用語
[
編集
]
日本の行政組織?では次のような?連用語も使われている。それぞれ異なった意味で使われている。
- 「電子情報?理組織」- 市の機?等が使用する電子計算機(コンピュ?タ等)と申請者等が使用する電子計算機とを電?通信回線(インタ?ネット等)で接?したもの
[32]
[33]
。
- ?連項目
- 「電子計算組織」 - 電子計算機及びそれと
通信回線
により接?する
端末
機等を使用し、?えられた一連の?理手順に?つて事務を自動的に?理する組織(出典:南陽市の公式サイト
[34]
)。この場合、コンピュ?タ??では「電子計算組織」とは呼んでいない。
- 「電子計算?理組織」-大切で?重に管理されるべき情報を電子計算?理する際に、その適切な運?、事務の適正化と?率的な推進、各種デ?タの保護を目的として市役所?に設けられている組織(出典:泉南市公式サイト
[35]
)。 ここでの「組織」は、人的組織を指す。
脚注
[
編集
]
注?
[
編集
]
- ^
長音符
の扱いについて、JISのル?ルと?語審議?のル?ルが食い違っている。(
長音符#長音符を付ける流儀?付けない流儀
?照)
JIS
Z 8301では
長音符
を付けない、というル?ルが提示されており、それに沿う形で
工?
?門書
では長音符をつけない。工?分野の
論文
でも長音符をつけないのが一般的である。それに?して
?語審議?
の報告に沿った基準では長音符をつけるとしており、
新聞社
、
放送局
、小中?校
?科書
などでは長音符付きで表記している。コンピュ?タ?連のメ?カ?に?しては、?社ごとに??が別れている。
マイクロソフトの日本法人
は(もともとはJISの規定のほうを尊重し「2音の用語は長音符?を付け、3音以上の用語の場合は省くことを原則とする」という規定(JIS Z 8301:規格票の?式及び作成方法)に?した表記ル?ルを採用していたが)、2008年11月に、あくまで自社製品に?してのみの話として、
?語審議?
の報告のほうの影響を受けた?閣告示をもとにした「言語の末尾が-er、-or、-arなどで終わる場合に長音表記をつける」というル?ルに?更するとした
[1]
。同社の??者は、一般消費者は工業系?自然科?系の末尾の長音を省略する傾向の表記に?して違和感を感じていて、コンピュ?タが一般消費者の必需品になるにつれて違和感を感じる人の割合が?加してきたからだ、といった主旨の?明を述べた
[2]
。ただしメ?カ?により主なユ?ザの範?が異なり、表記方法も異なる。
- ^
LISPで開?されていた1960年代の人工知能は、現在主流の人工知能とは大きく異なっており、知識を記?で表現し記?を操作して推論を行うような方式の人工知能。現在主流の
ニュ?ラルネットワ?ク
方式とは全然異なる方式の人工知能。
- ^
?時のFORTRAN、COBOL、BASICの話。その後、1972年に登場したC言語の構造化プログラミングの良さが?く認知されるようになってからは、構造化を導入して行番??文番?(およびGOTO文)を?止する方向で改良され、FORTRANは1990年(FORTRAN 90や95)あたりからGOTO文を?止し、BASICのほうも行番?を?した構造化BASICが登場し、そのような構造化されたものが使われるようになっていった。
- ^
GitHub
や
クックパッド
(Cookpad)などもRubyおよびRuby on Railsで開?されることになった。(出典:?井敏克『プログラミング言語?鑑』ソシム、2017、pp.140-141.)
- ^
モノリシックは "一枚岩" という意味。
- ^
デジタル方式にはタイガ?計算器のように?車の離散的な角度により
十進法
を表現するものや、機械として見ると2値論理方式の機械でも、?の扱いとしては
3?し符?
などにより十進法のものもあった。?値の表現法である「x進法」と、論理のモデルである「x値論理」は、?密には別のものであることに注意されたい。
- ^
21世紀の現在、「NTT?究所」は?究開?分野ごとにサ?ビスイノベ?ション、情報ネットワ?ク、先端技術の3?合?究所とIOWN?合イノベ?ションセンタ?の4つに分かれている。
出典
[
編集
]
- ^
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b
c
『日本大百科全書』コンピュ?タ
- ^
Introduction to Embedded Systems
- ^
"So, How Many Smartphones Are There in the World?"
- ^
HOW MANY COMPUTERS ARE THERE IN THE WORLD?
- ^
『日本における計算機の?史 : 富士通における計算機開?の?史』
NAID
110002753426
§3.1
- ^
全?書誌番?
:
57000106
- ^
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b
c
栢木厚『令和04年 栢木先生の基本情報技術者?室』技術評論社、2021年、pp.24-25, 「コンピュ?タの構成」
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b
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安井浩之?木村誠???裕之『基本を?ぶ コンピュ?タ?論』オ?ム社、2011年, pp.4-5、「5大?置」
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大?みや子『2020年版 基本情報技術者 標準?科書』オ?ム社、2019年, pp.106-107,「コンピュ?タの構成」
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大?みや子『基本情報技術者?科書 令和2年度』インプレス、p.154「コンピュ?タの基本構成」
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『2020年版 基本情報技術者 標準?科書』オ?ム社, pp.154-158 「ソフトウェアの?系」「基本ソフトウェアの構成」
- ^
五十嵐順子 『かんたん合格 基本情報技術者 ?科書 令和2年度』インプレス、2019年、p.70「ソフトウェアの分類」
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ISBN 978-4297123932
, pp.62-65「ソフトウェア」
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?井敏克『プログラミング言語?鑑』ソシム、2017、p.54、「C++」
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What is the popularity of the Ruby programming language?
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組み?みOSのAPIはTRON系OSがシェア60%、24年連?トップ
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?連項目
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外部リンク
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