コンピュータの構成と5大装置――なぜ「部品」ではなく「機能」の分類なのか【情報Ⅰ 第37講】

こんにちは、数強塾代表の藤原進之介です。この記事は参考書『藤原進之介の最強120講義』の第37講「コンピュータの構成と5大装置」のWeb版です。共通テスト「情報Ⅰ」での重要度はB、情報Ⅱでの接続先は(4)情報システムとプログラミングです。

ここから第3部（コンピュータとプログラミング）に入ります。本講は「5つの機能に分けて考える」という枠組みそのものだけを扱います。演算装置の中身は第44講「論理回路」と第45講「半加算器・全加算器」で扱い済みなので、そちらへ逃がします。

1. この講の問い

「コンピュータは5つの装置でできている」と習うのに、スマートフォンを分解しても5つの箱は出てこない。それでもこの分類に意味があるのはなぜか。

2. 結論

3. なぜそうなるのか

3-1. 「五大装置」という語は、国の一次資料にもIPAのシラバスにも一度も出てこない

この講は「5大装置を覚えましょう」で終わっている参考書が多いところです。ですが、そもそもこの呼び名がどこから来ているのかを先に確認しておきます。

当方で次の範囲を全文テキスト化し、空白と改行を除去してから数えました（2026年8月3日）。

• 高等学校学習指導要領（平成30年告示）解説 情報編。第1部＝共通教科（情報Ⅰ・情報Ⅱ）と第2部＝専門教科情報科を分けて計数
• 情報Ⅰ教員研修用教材 全6分冊（表紙・序章／本教材の使い方／第1〜4章）
• 情報Ⅱ教員研修用教材 全7分冊（序章／第1章／第2章／第3章前半／第3章後半／第4章／第5章）
• IPA ITパスポート試験シラバス Ver.6.5／基本情報技術者試験シラバス Ver.9.2／応用情報技術者試験シラバス Ver.7.0

情報Ⅰ教材の「制御装置」3・「演算装置」4・「入力装置」3・「出力装置」3はすべて第3章です。情報Ⅱ教材の「記憶装置」10のうち3件と「CPU」13のうち6件は、序章分冊にある「紙面の構成の説明」として第1章の誌面を再掲した図に由来する重複で、残りはすべて第1章です。

読み取れることは3つあります。

① 学習指導要領解説の共通教科の側には、「制御装置」「演算装置」「記憶装置」が1件もありません。 解説にあるのは「入力装置」「出力装置」各2件だけで、しかもこれは同じ趣旨の1節（情報Ⅰ(3)ア(ア)とイ(ア)）です。そこでの書き方は「5つに分ける」ではなく、OSがハードウェアを抽象化するという話でした。

② 「5つで構成される」と書いているのは、教員研修用教材のたった1文です。 情報Ⅰ教員研修用教材 第3章 学習11「コンピュータの仕組み」にこうあります。

③ 「五大装置」「ノイマン型」「プログラム内蔵方式」は、どの一次資料にも語として存在しません。 高校の一次資料だけでなく、IPAの3つのシラバスにも0件でした。これらは教科書と参考書の世界で流通している通称です。用語として覚え込む価値は薄く、中身のほうに意味がある——というのが本講の立場です。

なお「主記憶」「補助記憶」は情報Ⅰ教員研修用教材に0件でした。情報Ⅰ教材はこの2つを「メモリ」「ハードディスク」という製品名寄りの言い方で説明しています。にもかかわらず共通テストは「主記憶装置・補助記憶装置」という語で出題しました（5節）。用語と実物の対応が、一次資料の側で切れている単元だということです。

3-2. 5大装置は「部品の分類」ではなく「機能の分類」である

ここが本講の芯です。

スマートフォンを分解しても、「制御装置」というラベルの貼られた部品は出てきません。出てくるのは基板・チップ・ガラス・電池です。それでも5つの分類が消えないのは、これが物の分け方ではなく、仕事の分け方だからです。

具体的には、この2つのズレが必ず起きます。

• 1つの部品が複数の機能を担う。 いちばん分かりやすいのがスマートフォンのタッチパネルで、1枚のガラスの上で「指の位置を受け取る（入力）」と「画像を見せる（出力）」を同時にやっています。CPUという1個のチップが制御装置と演算装置の両方であることも、まったく同じ形のズレです。
• 1つの機能が機器の外にある。 写真をクラウドに保存しているとき、記憶の機能の一部はその機器の中に存在しません。手元にあるのは通信の入口だけです。

だから「スマホの中の5大装置を挙げよ」と言われて詰まるのは、正しい詰まり方です。問われているのは箱の数ではなく、機能がどこに割り当てられているかだからです。

3-3. なぜ制御装置と演算装置を分けるのか

CPUという1つのチップに入っているのに、なぜ2つに分けて呼ぶのか。「何をするか決める」ことと「実際に計算する」ことは、別の仕事だからです。

料理でたとえます。レシピを読んで「次は玉ねぎを切る」と決めるのが制御装置、実際に包丁を動かすのが演算装置です。包丁がどれだけ切れても、レシピを読む人がいなければ何も始まりません。逆にレシピを読めても、包丁がなければ料理は進みません。

制御装置がやっているのは、次の繰り返しです。

1. 記憶装置から命令を取ってくる
2. その命令が何を意味するのか解釈する
3. 演算装置や入出力装置にやらせる
4. 次の命令の場所に進む

これを、電源が入っている間ずっと回し続けています。命令を取ってきて解釈する係がいないと、演算装置は動き出せません。 これが分ける理由です。

3-4. なぜ主記憶と補助記憶を分けるのか

理由は身もふたもなくて、速さ・容量・価格の3つを同時に満たす記憶装置が存在しないからです。速いものは高いので量を積めない。安いものは大量に積めるが遅い。そして速いほうは、多くの場合、電源を切ると消えます。

全部を高速なメモリにできるなら、とっくにそうしています。 できないから、速くて小さい主記憶と、遅くて大きい補助記憶を組み合わせる。この「性質の違う記憶装置を組み合わせて階層にする」考え方は、IPA 基本情報技術者試験シラバス Ver.9.2 で記憶階層という名前で明示されています。

なお「記憶階層」も「キャッシュメモリ」も、高校の一次資料には0件です（「キャッシュ」の語自体は情報Ⅱ教材 第1章に12件ありますが、12件すべて「キャッシュレス決済」で、メモリの話ではありません）。ここから先は第38講に渡します。本講で押さえるのは、分ける理由がトレードオフであるという一点です。

3-5. プログラム内蔵方式が本質的に可能にしたこと

制御装置は、命令を「記憶装置から取ってくる」と書きました。ここが核心です。命令が、データと同じ場所に、データと同じ形で置かれている。 これがプログラム内蔵方式です。

学習指導要領解説はこの語を使いませんが、内容そのものは書いています。

「プログラムをデータとして読みながら実行する」——ここに全部入っています。では、これは何を可能にしたのか。

どれだけ非自明なことか、逆を考えると分かります。もし命令が配線で表現されていたら、電卓を作るには電卓の配線、時計を作るには時計の配線が要ります。仕事を変えるには工場に戻すしかありません。プログラム内蔵方式では、記憶装置の中身を書き換えるだけで済みます。同じ物理的な機械が、今日は表計算、明日はゲームになる。

これが「汎用コンピュータ」の正体です。 そして皆さんが授業でプログラムを書けるのも、この構造のおかげです。プログラムを書き換えて実行し直せるということは、コンピュータが命令をデータとして扱っているということに他なりません。

この考え方は、この先いろいろな姿で戻ってきます。第53講で扱う「関数」は、処理に名前を付けて、あとから入れ替えられるようにする仕組みです。情報Ⅱのソフトウェア開発では、これがモジュール分割という工程名になります。「作り変えずに差し替える」は、コンピュータという機械の設計思想そのものなのです。

3-6. データの流れと制御の流れは、別の線である

5大装置の図を描くとき、矢印を1種類で描いてしまうと本質が消えます。流れは2種類あるからです。IPA 基本情報技術者試験シラバス Ver.9.2 は、ここを明示的に分けています。

• データの流れ：入力装置 → 記憶装置 → 演算装置 → 記憶装置 → 出力装置。中身が運ばれていく線
• 制御の流れ：制御装置 → 他の4つ全部。「今からこれをやれ」という指示だけが流れる線

制御の流れには、中身がありません。指示だけです。だから制御装置から出る線は、データが通る線とは別に描くべきなのです。共通テストでデータの流れを追わせる設問が出たときも、この2本を混ぜないことがそのまま得点になります。

4. 手で確かめる

4-1. 図：データの流れと制御の流れを別々に描く

4-2. 身近な機器を5つの機能に分解する

これは仕様の暗記ではなく、機能に分けて考える練習です。 実装の細部はメーカーや機種によって違いますし、それでかまいません。大事なのは「この機能はどこが担っているか」と問える形にすることです。

なお、コンピュータが機器に組み込まれている例としては、情報Ⅱ教員研修用教材 第4章 図表10 が実例を挙げています（通信機器＝携帯電話・スマートフォン・FAX／運輸機器＝自動車／家電機器＝テレビ・洗濯機・冷蔵庫・電子レンジ／医療機器／産業機器＝エレベーター・信号機・ATM）。下の表のうち自動改札機は、私が同じ考え方で足した例です。

ここから、必ず次の2つを確認してください。

4-3. 確認①　1つの部品が2つの機能を兼ねている例

スマートフォンのタッチパネルは、入力装置と出力装置が物理的に重なっています。指の位置を読み取る層と、画像を映す層が、同じ1枚として組み立てられている。「5つの箱があるはずだ」と思って探すと、この時点で行き詰まります。

同じズレは、もっと根本的なところにもあります。制御装置と演算装置は、ふつう同じ1個のチップの中にあります（それをCPUと呼ぶ、というのが情報Ⅰ教員研修用教材の書き方でした）。つまり5大装置は、最初から「1部品＝1装置」になっていません。

4-4. 確認②　機能が機器の外にある例

写真をクラウドに保存しているとき、その写真の記憶の機能は、手元の機器の中にありません。機器の中にあるのは通信の入口と、一時的な控えだけです。同じことは自動改札機にも起きます。改札機の中だけで全部を判断しているのか、駅のサーバに問い合わせているのかは、外からは見えません。

この「外にある」が、そのまま情報Ⅱの主題になります。

4-5. 自分でやってみる演習

手元にある機器を1つ選んで、上の表と同じ5行を埋めてみてください。そのうえで、次の3つに答えます。

1. 兼ねている部品はどれか（入力と出力が同じ部品になっているところはないか）
2. 外にある機能はどれか（電源が入っていても通信が切れたら使えなくなる機能はどれか）
3. 命令を入れ替えたら何が変わるか（アップデートで挙動が変わった経験はないか。それがプログラム内蔵方式が効いている瞬間です）

3番目に答えられたら、この講は身についています。

5. 共通テストではこう出る（重要度 B）

5-1. 一次資料で確認できる出題実績

脅すのではなく、事実を並べます。すべて大学入試センターの公表資料（一次）で確認しました（2026年8月3日取得）。

令和8年度本試験（2026年1月実施）——出ました。第1問 問1a です。 問題作成部会の見解（自己評価）の原文はこうです。

そして結果です。

高等学校教科担当教員の意見・評価の側も、同じところを指しています。

令和7年度本試験（2025年1月実施）——第1問には出ていません。 同年度の自己評価によれば、第1問はデジタル署名／IPv6／7セグメントLEDと情報量／チェックディジット／フィッツの法則でした。ただし第2問AはPOSの情報システムを題材に「情報の流れ」を追わせる問題で、これは装置ではなくシステムの側の出題です。

配点は、令和8年度本試験で第1問20点・第2問30点・第3問25点・第4問25点（合計100点。正解表より）。5大装置そのものは、小問集合の中の1問です。ここに何時間もかける単元ではありません。重要度Bという評価は、この実績に見合ったものです。

ただし、出たときの正答率は約3割でした。軽いけれど、軽く扱うと落とす——というのが正確な姿です。

5-2. 出題の型

大学入試センターの資料から読み取れる限りで、型は2つです（問題文・選択肢・図表は転載しません）。

1. 装置の役割を選ばせる型。 記憶装置の特徴——容量、速さ、電源を切ったときに残るかどうか、想定される保存期間——を比べさせる形。令和8年度の問1aはこの型です。
2. データの流れを追う型。 情報がどこからどこへ渡るかを図で示し、途中の一か所を問う形。令和7年度の第2問AのPOSシステムがこの型です。装置の話とシステムの話が地続きになっているところが共通テストの特徴です。

5-3. 引っかけ

• 「速い＝主記憶、遅い＝補助記憶」で機械的に処理しようとして詰まる。 問われるのは容量・保存期間・電源を切ったときの挙動まで含めた総合です。「体験的な理解」という出題側の言葉は、まさにここを指しています
• CPUを「装置の1つ」だと思っている。 CPUは制御装置と演算装置を合わせた呼び名なので、5つと並べて6つ目には数えません
• データの流れと制御の流れを混ぜる。 制御装置から出ている線をデータの線だと思うと、流れを追う問題で必ず迷います
• 「5つの箱を探しにいく」。 兼ねている部品や外にある機能を前にして手が止まります。機能の分類だと分かっていれば止まりません

5-4. 自作の類題

6. 情報Ⅱではこうなる

6-1. 「5つの装置」が「3つの情報技術」に置き換わる

情報Ⅰでは、コンピュータ1台を5つの機能に分けました。情報Ⅱでは、分ける単位が1台から複数台へ上がります。

情報Ⅱ教員研修用教材 第4章 学習19「情報システム全体の情報の流れ」は、こう括り直します。

情報Ⅰの5分類が、情報Ⅱではハードウェア・ネットワーク・ソフトウェアの3分類になります。しかも情報Ⅰで5つに分けられていたものが、まとめて「ハードウェア」1個に押し込まれる。代わりに、情報Ⅰには無かった「ネットワーク」が同格で立ちます。

語数でも同じことが言えます。「制御装置」「演算装置」は情報Ⅰ教材に3件・4件（すべて第3章）ありますが、情報Ⅱ教材 全7分冊には0件です。逆に「ハードウェア」は情報Ⅰ教材に0件、情報Ⅱ教材に14件（うち第4章が10件）。装置の名前は情報Ⅱで消え、ハードウェアという一語にまとめられます。

6-2. 「何を自分で持ち、何を借りるか」が設計の中身になる

情報Ⅱの情報システムでは、5つの機能をどこに置くかが「決めるべきこと」になります。学習19が扱う論点は、そのまま「持つか借りるか」の話です。

集中か分散か。 教材はこう書きます。

「区別することの意義が薄れつつある」——一次資料がここまで踏み込んでいるのは重要です。借りている以上、自分の側からは中の分かれ方が見えないからです。4-4で確認した「機能が外にある」が、そのまま制度の言葉になっています。

どこに処理を置くか。 学習19はクライアントサーバシステムの3層構成を扱います。

これは5大装置の「出力」「演算」「記憶」を、1台の中ではなくネットワーク上に配り直したものです。 そして配り直す理由が通信負荷であるところがポイントで、情報Ⅰでは「速さと容量と価格」だったトレードオフが、情報Ⅱでは「通信量」に置き換わります。通信量そのものの計算は第73講「通信速度とデータ量」で、ネットワークの階層の考え方は第68講「プロトコルとTCP/IP」で扱いました。

6-3. 組み込みシステム——プログラム内蔵方式が、経済の言葉で言い直される

3-5で「ハードを作り変えずに、命令を入れ替えるだけで別の仕事ができる」と書きました。情報Ⅱ教材は、まったく同じことをお金の言葉で書いています。

「ソフトウェアを変更するだけで、製品の改良を低コストで実現できる」——これはプログラム内蔵方式の帰結そのものです。情報Ⅰでは「そういう仕組みだ」と習うことが、情報Ⅱでは「だから安く改良できる」という経営判断の理由になります。 冷蔵庫や信号機の中身が、アップデートで賢くなる。その根っこにあるのが、この講で扱った構造です。

なお「組み込みシステム」の語は、解説・情報Ⅰ教材・IPAの3シラバスのいずれにも0件で、情報Ⅱ教材 第4章の5件だけにありました。情報Ⅱに固有の語彙です。

6-4. 情報Ⅰと情報Ⅱの扱いの違い（整理）

情報Ⅰの5大装置は、情報Ⅱの構成設計の入口です。 「1台の中でどう分業するか」を理解した人だけが、「どこまで自分で持ち、どこから借りるか」を考えられます。情報Ⅱ全体の地図は第109講「情報Ⅱの全体像」にまとめました。

7. この講のまとめ

• 5大装置は部品の分類ではなく機能の分類。1部品が2機能を兼ねることも、1機能が機器の外にあることもある
• 「五大装置」「ノイマン型」「プログラム内蔵方式」の語は、国の一次資料にもIPAの3シラバスにも0件。「5つで構成される」と書いてあるのは情報Ⅰ教員研修用教材 第3章 学習11 の1文だけ
• 制御装置と演算装置を分けるのは、「決める仕事」と「計算する仕事」が別だから。命令を取ってきて解釈する係がいないと、計算装置は動き出せない
• 主記憶と補助記憶を分けるのは、速さ・容量・価格のトレードオフ。全部を高速にできるならそうしている
• プログラム内蔵方式＝命令をデータとして扱うこと。だからハードを作り変えずに仕事を変えられる。これが汎用コンピュータの正体
• 図を描くときはデータの流れと制御の流れを別の線にする（IPA基本情報シラバスも2つを分けて書いている）
• 共通テストは令和8年度 第1問 問1a に出題。正答率は約3割で、出題側は「用語の表面的な理解にとどまっている」と総括した。重要度Bだが取りこぼさない
• 情報Ⅱでは5分類がハードウェア・ネットワーク・ソフトウェアの3分類になり、「何を持ち何を借りるか」の設計になる

出典（すべて2026年8月3日に取得）

• 文部科学省「高等学校学習指導要領（平成30年告示）解説 情報編」平成30年7月
• 文部科学省「高等学校情報科『情報Ⅰ』教員研修用教材」全6分冊（令和2年）
• 文部科学省「高等学校情報科『情報Ⅱ』教員研修用教材」全7分冊（令和2年）
• 文部科学省「高等学校情報科 授業・研修用コンテンツ」
• 大学入試センター「令和8年度大学入学共通テスト 問題評価・分析委員会報告書（本試験）」『情報Ⅰ』問題作成部会の見解／高等学校教科担当教員の意見・評価
• 大学入試センター「令和8年度本試験の正解（情報Ⅰ）」
• 大学入試センター「令和7年度大学入学共通テスト 問題評価・分析委員会報告書（本試験）」『情報Ⅰ』
• IPA「基本情報技術者試験（レベル2）シラバス Ver.9.2」／「応用情報技術者試験（レベル3）シラバス Ver.7.0」／「ITパスポート試験シラバス Ver.6.5」

本講は参考書『藤原進之介の最強120講義』の一部です。全120講の一覧は情報Ⅰ 最強120講義（目次）にあります。基数変換は第40講、記憶できる値の有限性と誤差は第42講で扱いました。制度の話は2026年8月時点の情報です。