性能表だけで選びかけた葵に、物流担当の田中が出荷作業を見せてくれました。指示を開き、現品のコードを読み、ラベルを出す。その仕事に必要な処理・記憶・入出力を、装置の役割から考えます。
この章も、新卒コンサルタントの葵と先輩の佐伯が、大手メーカー「アステラ製作所」の受注・生産・出荷をつなぐ案件に取り組みます。
装置の役割から、必要な性能を考える。
機器選定｜東工場の物流端末
CPU、メモリ、SSD。見積書を見比べた葵は、数字が一番大きい端末を選びかけた。小野が出荷作業の予定表を差し出す。
田中さんたちは、出荷指示を開いて、現品のコードを読み、ラベルを出します。この作業で何が変わるかを知りたいです。
性能の数字だけを比べていました。まず、どの処理で待つのかを確かめます。
同じコンピュータでも、AIの検証用と出荷の端末では、必要な働きが違うね。
画面の使いにくさを、端末の買替えだけで解決しようとしていた。葵は物理的な装置と、動くソフトウェアの問題を分けた。
ハードウェアは機械などの物理的な装置。ソフトウェアは、その装置を動かすプログラムなど。
コンピュータは、与えられた命令に従って計算や処理を行います。見える箱だけで仕事ができるのではなく、装置とプログラムが組み合わさって動きます。
入力した文字はすぐ出ます。そのあと、出荷ラベルが出るまで止まる感じです。
入力、処理、保存、出力のどこを待つか、順番に確認します。
端末の処理だけでなく、通信先の応答とプリンタへの出力も見ましょう。
装置の役割に分けると、買い替える前に何を調べるかが具体的になりますね。
注文を入力し、記憶し、計算して表示する。葵は五大装置の働きを、顧客に説明できる言葉へ置き換えた。
入力・記憶・制御・演算・出力の5つの役割で、データが処理される流れを見る。
制御装置と演算装置の中心となるのがCPUです。一つの機器が複数の役割を持つ場合もあり、タッチパネルは表示と入力の両方を担います。
「遅い」と感じたとき、押した文字が出ないのか、確定した後に待つのか、どちらでしょう。
押した文字は出ます。その後、出荷ラベルが出るまで止まる感じです。
入力と出力では見るところが違いますね。処理や保存も含めて、どこで待つかを分けて聞きます。
それなら、待ったときに何をしていたか、私にも記録できそうです。
葵は端末の仕様を、現場担当者が行う作業へ対応させた。高い機種を選ぶか安い機種を選ぶかではなく、必要な条件を満たす根拠を説明する資料になった。
計算は演算装置、表示は出力装置の働きです。
処理の性質と、CPU・GPUの役割を区別する。
選定レビュー｜社内での比較
田中が検品台で実際の操作を見せた。文字はすぐ入力できるが、出荷指示を確定してからラベルが出るまでに間がある。
私が気になるのはここです。急いで二回押してしまいそうになるので。
CPUが遅いと決める前に、どの処理を待っているか、井上さんと切り分けます。
レジスタと主記憶を同じ保存場所のように読んでいた。葵はCPUに近い作業用の記憶という役割を確かめた。
CPUが計算や制御を行う。レジスタはCPUの内部にあり、処理中の値などを一時的に置く。
CPUは、命令の制御や演算を行います。内部のレジスタは、処理に必要な値やアドレス、計算途中の結果などを保持する、小容量で高速な記憶領域です。
32ビットCPU、64ビットCPUという呼び方は、整数レジスタなどの基本的な処理幅に関わります。64ビットなら一度に扱える範囲やアドレス空間を大きくできますが、どんな処理も必ず2倍速い、という意味ではありません。
レジスタにも値が入るなら、注文を残す場所として考えてよいのでしょうか。
レジスタはCPUのすぐ近くで処理中の値を扱う場所です。注文を長く保存する場所とは役割が違います。
一時的に計算へ使う値と、後から読む注文を分けるんですね。データがどこを通るかで、装置の名前がつながりました。
コア数が増えれば、どんな処理も同じ割合で速くなるとは限らない。葵は並行できる作業かを確認した。
コアはCPUの中で処理を担う部分。複数あれば並行処理をしやすいが、必ず台数分速くなるわけではない。
コアは、命令を実行する中核部分です。一つのCPUに一つのコアを持つのがシングルコア、複数を持つのがマルチコアプロセッサです。
複数の処理を並列に進めやすくなります。ただし、前の結果を待つ必要がある処理や、並列化されていないプログラムでは、コア数だけ比例して高速にはなりません。
コア数が二倍なら、作業時間も半分と考えてよいですか。
並行できる仕事かによります。そこまでは、数だけで約束できません。
実際に使うアプリと処理で測りましょう。一つの処理が、増えたコアを全部使うとは限りません。
費用に見合う効果があるか、同じ条件で比較してお返しします。
クロックの回数を、そのまま命令数として説明しかけた。葵は一回の周期と実際の処理能力を分けた。
CPUの動作のタイミングを刻む速さ。1回の刻みで、必ず1命令が終わるわけではない。
CPUはクロックという周期的な信号を基準に動作します。1秒あたりの回数がクロック周波数で、単位はHzです。
したがって10GHzは毎秒100億回です。ただし一つの命令に複数クロックが必要な場合も、同時に複数命令が進む場合もあります。クロック周波数だけで異なるCPUの性能を断定できません。
1GHzは1秒に10億回の周期、ですね。ただ、それを命令数と同じにしてはいけない。
周期の数と、その間に何ができるかは分けて見たいね。
クロックだけで順位を付けず、処理や構成もそろえて比べます。数字が大きいほう、と即答しなくてよかったです。
AIの検証用にGPUを使う案と、出荷現場端末の購入が同じ見積りに見えた。葵は用途と配置場所を分けた。
多くの似た計算を並行して行うのが得意。画像処理やAIの学習などに使われる。
GPUは画像処理のために発展し、画像や映像の計算に加え、機械学習などにも使われます。CPUとGPUを組み合わせ、向いている処理を分担します。単純に「GPUが上位のCPU」という関係ではありません。
大量の似た計算を並列に行う能力が、どこで必要かを聞く。GPUという言葉だけで、全端末へ高価な部品を求めないようにした。
受注業務に必要な操作を基準に、端末の候補を絞ることができた。将来の画像処理向けに必要な能力は、今回の出荷現場操作とは別の検討事項として残した。
いいえ。処理の並列化のしやすさ、各コアの性能、メモリや入出力なども影響します。
記憶階層、媒体、冗長化の役割を見分ける。
保存方式の確認｜ベンダーとの打合せ
RAIDを使う構成の説明で、葵はバックアップも不要だと思った。
二台に同じデータを残すなら、前の注文にも戻れるのでしょうか。
誤って削除したら、その削除も反映されます。故障への備えと、以前の状態へ戻すバックアップは別に必要です。
装置が壊れても続けることと、以前の状態へ戻すことは別ですね。保存の対策を一つにまとめていました。
メモリと保存容量の両方にGBと書かれていた。葵は速さ、容量、電源を切った後の保持を別々に確認した。
処理中のデータは主記憶、長く残すデータは補助記憶へ。キャッシュはよく使うデータへのアクセスを速める。
キャッシュに必要なデータがあれば主記憶へのアクセスを減らせます。なければ下位の記憶から取得します。速度、容量、容量あたりの費用にはトレードオフがあります。
メモリも保存容量もGBなので、足りないほうを増やせばよいのかと思っていました。
作業中に使う場所と、長く残す場所では役割が違います。何をしているときに困るかから確かめたいです。
レジスタ、キャッシュ、主記憶、補助記憶と、速さや容量、保持の性質も変わります。
どの不足なのかを確認してから、増やす対象を選びます。
HDDとSSDを比較するとき、葵は容量だけでなく、動く部品、速度、衝撃、費用も見た。
HDDは磁気ディスク、SSDは半導体メモリに記録する。速度・容量・価格などを比べて選ぶ。
| 媒体 | 主な用途・例 |
|---|---|
| 半導体 | 主記憶、キャッシュ、SSD、USBメモリ |
| 磁気ディスク | HDDなどの補助記憶 |
| 光ディスク | CD、DVD、BDなどの補助記憶 |
HDDは機械的に回転・移動する部分を持ち、SSDにはそのような可動部がありません。一般にSSDはランダムアクセスが速く、HDDは大容量を低い容量単価で確保しやすい傾向があります。具体的な速度や価格は構成によって異なります。
「半導体だから主記憶」とは限りません。SSDも半導体ですが、用途は補助記憶です。
この端末は、終業後に棚へ片付けます。毎日持ち運ぶんです。
設置したままとは条件が違いますね。HDDとSSDの容量だけでなく、衝撃や速度、費用も比べます。
必要な条件が分かれば、その分の費用は説明しやすいです。新しいから、だけでは判断しにくいので。
端末や組込み機器の説明で、DRAM、SRAM、ROM、フラッシュという言葉が出た。葵は、書換えと保持の性質で整理した。
RAMは読み書きするメモリ、ROMは主に読み出すメモリ。電源を切ったときの性質や、書換え方法も見る。
DRAMとSRAMは、読み書きできる揮発性の半導体メモリです。DRAMは電荷の保持のため定期的なリフレッシュが必要です。RAMという語自体はRandom Access Memoryで、アクセス方式を表す言葉でもあります。
ROMと書いてあるものは、全部、後から一切書き換えられないと思っていました。
種類によって性質が違います。フラッシュなど、書換え可能なものもあります。
DRAMやSRAMとの違いも、作業用か、電源を切っても残すものかで整理します。更新方法は機器の担当者へ確認します。
RAID 0、1、5の図を、葵はディスクが一台故障した場合で読み比べた。
複数の記憶装置を組み合わせ、速度や耐障害性を高める。RAIDだけでバックアップの代わりにはならない。
| 位置 | ディスク1 | ディスク2 |
|---|---|---|
| 1 | A | B |
| 2 | C | D |
| 3 | E | F |
| 位置 | ディスク1 | ディスク2 |
|---|---|---|
| 1 | A | A |
| 2 | B | B |
| 3 | C | C |
| 位置 | ディスク1 | ディスク2 | ディスク3 |
|---|---|---|---|
| 1 | A | B | P(A,B) |
| 2 | C | P(C,D) | D |
| 3 | P(E,F) | E | F |
RAIDは複数のディスクを組み合わせ、性能や耐障害性を高める方式です。方式によって、容量の使い方と故障への強さが異なります。
RAID 0はストライピング。2台以上へ分散して読み書きし、性能を高めますが、冗長性はありません。1台の故障でもデータを失うおそれがあります。
RAID 1はミラーリング。同じデータを複数台に持ち、耐障害性を高めます。2台の単純な構成では、使える容量は1台分です。
RAID 5は3台以上を使い、復元に用いるパリティを分散します。1台の故障に耐え、同容量n台なら使える容量はn−1台分です。誤削除や同時被災まで防げるわけではなく、RAIDはバックアップの代わりではありません。
ディスクを増やせば、故障しても安心ですね。
構成によります。RAID 0のように、台数を増やしても故障に耐える仕組みではないものがあります。
必要台数と使える容量、一台壊れたときの動作を、図で比べましょう。
速さと故障への備えを同じ評価にしないようにします。バックアップも、別に確認します。
納品資料を光ディスクでも受け取る話になった。葵は読み取り専用、追記・書込み、書換え可能の違いを確認した。
容量だけでなく、読取り専用か、1回記録か、繰返し書換えかを見分ける。
| 媒体 | 再生専用 | 記録可能 | 書換え可能 |
|---|---|---|---|
| CD | CD-ROM | CD-R | CD-RW |
| DVD | DVD-ROM | DVD-R | DVD-RW |
| BD | BD-ROM | BD-R | BD-RE |
レーザー光で記録を読む光ディスクには、CD、DVD、BD（Blu-ray Disc）があります。代表的な単層容量の目安は、CDが約700MB、DVDが約4.7GB、BDが約25GBです。層や規格によって容量は変わります。
Rは記録可能な型、RWやREは消去・書換え可能な型です。追記型は、記録済みの部分を自由に書き直せるという意味ではありません。
CD、DVD、BDの容量や方式を区別し、受け取る側が読める装置を持つかも確認する。渡せば引継ぎが終わるわけではなかった。
葵は、速く処理する記憶、長く保存する媒体、故障に備える構成、復元のためのコピーを分けた。説明の似た対策でも、守れる失敗は違うと分かった。
安全ではありません。RAID 0は分散で性能を高めますが、復元用の冗長性を持ちません。
入出力と接続の条件を、現場で確かめる。
機器の仮設置｜出荷検品台
田中が端末で受付を終えた。ケーブルは差さっている。それでも出荷ラベルが出ない。
受付は完了になったんですが、紙が出ません。もう一度押したら、二重の受付になりませんか。
もう一度押す前に、受付の記録と印刷の状態を確認しましょう。
まずドライバと出力先の設定を見ます。接続できているかと、印刷先として使えるかを分けて確かめますね。
形が合うことと、必要な動作ができることは別なんだね。
葵は見積書のチェックだけでは分からないことを、カウンターの上で覚えていった。
バーコードと紙の文字をどう読むか。葵は入力形式だけでなく、手袋を着けた操作、端末を持つ姿勢、粉じんや落下への条件を物流担当と確認した。
マウスやタッチパネルで操作を伝える。OCRは、画像の文字を文字データとして読み取る。
紙の注文票を撮影しただけなら、内容はまだ画像です。OCRで文字に変換すれば集計に使えますが、誤認識がないか確認する必要があります。
OCRの結果も、読めたことと正しいことを分けて確認する。入力装置の選定が、後工程の誤りにも関係すると分かった。
表示器とプリンタを、見やすさ、用紙、印刷方式、使用場所で比べた。3Dプリンタなどの出力も、用途の違いとして整理する。
画面表示や印刷で結果を外へ出す。プリンターは、目的や用紙に合う方式を選ぶ。
細かく表示できても、製造現場からだと小さい字は読めないんです。
解像度だけ見ていました。実際の距離で、必要な名前と数量が読めるか試させてください。
印刷するなら、置く場所と用紙の補充も考えたいです。
表示器もプリンタも、使う場所から選びます。3Dプリンタなども、何を出力したいかで用途を分けるんですね。
USB、HDMI、Bluetoothなど、接続方式が違えば運べる情報や使い方も変わる。葵は端子の形だけで対応を判断しなかった。
データ・映像・音声などを機器間でやり取りする規格。端子が同じ形でも、対応機能は確かめる。
CPUやメモリなどの内蔵装置と、ケーブルや無線で接続する外付け装置があります。装置を接続する仕様や約束が入出力インターフェースです。
USBではコネクタ形状、通信速度、給電、映像出力の対応が別の軸です。挿さることだけで、求める機能がすべて使えるとは限りません。
同じ形の端子に見えたので、このケーブルを用意しました。これでは駄目ですか。
形だけでは判断できません。機器とケーブルが、必要な規格や機能に対応しているかを確認します。
USB、HDMI、Bluetoothも、運びたい情報と使い方から選びます。機器だけでなく、つなぐものまで調達条件に入れます。
自動認識することと、電源を入れたまま安全に交換できることを、葵は別々に確認した。
プラグアンドプレイは接続時の自動設定。ホットプラグは電源を入れたまま接続・取外しできること。
デバイスドライバは、OSなどから周辺機器を制御するためのソフトウェアです。機器がつながっていても、適切なドライバや設定がないと使えない場合があります。記憶装置を外すときは、書込み中でないことや安全な取外し操作にも注意します。
プラグアンドプレイ、ホットプラグ、ドライバの役割が分かると、故障時の交換手順を具体的に書けた。
読取り、印刷、接続、交換手順まで、実際の工場の配置で確かめた。
今度は出ました。紙が詰まった場合も、どこまで自分で直してよいか、教えてもらえると助かります。
交換用の用紙と、連絡先もここへ置いておきます。ほかの担当者でも同じように動けるようにしましょう。
端末を選ぶ作業は、型番を決めるところでは終わらなかった。
プラグアンドプレイです。ホットプラグは、電源を入れたまま接続・取外しができる性質を指します。
速さ、保存、入力、表示の条件を分けた比較表ができました。端末が決まっても、仕事がそのまま楽になるわけではありません。次は、ファイルと日々の操作を整えます。
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