第5回 入力装置

CPUにとって目や耳にあたるのが入力装置です。外部から命令や情報をコンピュータに入力するための装置です。今回は日頃よく利用する入力装置を中心にその構造や入力のしくみを説明します。

入力装置としてもっともポピュラーなのがキーボードとマウスです。キーボードから文字を入力し、マウスで位置を指定したり、コマンドを選択して、CPUに情報や命令を入力しています。
コンピュータに入力するためには、デジタルデータにしなくてはなりません。

しかし、今日ではコンピュータの用途が広がるにつれて、入力される情報の種類が増え、そのためにさまざまな入力装置が登場しています。

情報の入口

入力装置とはCPUに情報や命令を入力する装置です。
文字・数値・位置情報、画像、映像、音声などのさまざまな情報をデジタルデータに変換して、コンピュータに送ります。コンピュータ内部では、例えばキーボードやマウスからの情報はキーボードコントローラーという専用のマイコンが受け取り、マイクから入力されたアナログの音声はサウンドカードのA-D（アナログ−デジタル）コンバーターが受け取るというように専用の処理装置を経たり、スキャナやデジカメのようにUSBなどの汎用の入出力装置を経て、データがCPUに伝えられ、処理が行われます。

コンピュータの周囲を見回すと次のような入力装置があります。

また、お店やオフィスでは次のような入力装置を見かけることがあります。これらもコンピュータへの入力装置です。

この他にも、特定の用途に特化した計測装置やセンサーなどもコンピュータへの入力装置として使用されます。

キーボード

キーボードのひとつひとつのキーはそれぞれが1個のスイッチになっています。
キーボードを構成するのは、たくさんのスイッチとキーボードマイコンといわれる専用のマイコンチップとNumLockやCapsLockなどを表示するLED、キーボードケーブルです。
キーのスイッチは、メモリセルの配置と同じように格子状に配列されています。
キーが押されると、キーボードマイコンは、行と列をスキャンして、どのキーが押されたかを判別し、キーの通し番号をシリアルデータにしてコンピュータに送ります。キーが放されたときも同じようにコンピュータに押されたキーの通し番号を送ります。
ここで送られるのはキーに印字されている「A」とか「B」という文字や文字データではなく、そのキー固有の番号です。この番号を「A」とか「B」という文字にするのは、OSの仕事です。
コンピュータ側ではキーボードコントローラーという専用のマイコンがこの信号を受け取ります。キーボードコントローラーは、CPUに対して割り込みを発生させます。割り込みを受けた CPU は、キーボードコントローラーから「どのキーが押された(または放された)」という情報を受け取り、その情報に応じて処理を行います。こうして、CPUはキーボードの状態の変化を受け取り、それに見合った処理を行います。

キーボードの種類

キーボードは次のように分類することができます。

マウス

マウスのように画面上の位置を指定する機器をポインティングデバイスといいます。マウスの移動に伴って送られてくる相対位置情報を画面上に反映させ、マウスポインタの表示を移動させています。
マウスには、キーボードと同様に制御用チップが内蔵されています。マウスを移動させると、移動方向、移動量を計算して制御チップが相対座標値をマウスケーブルに通じてコンピュータに送ります。マウスコネクターに接続されたキーボードコントローラーは信号を受けとってCPUに伝えます。キーボードコントローラーはキーボードとマウスの両方の面倒を見ています。

マウスの種類

マウスは次のように分類することができます。

スキャナ

写真や絵などの画像をデジタルデータに変換してコンピュータに取り込む装置です。
原稿に光を当て、その透過光または反射光の濃淡を撮像素子という光を電気に変える素子で受け、電気信号に変換します。この電気信号をA-D（アナログデジタル）変換回路でデジタル信号にし、USBやSCSI（スカジーと読みます）、パラレルなどの汎用の入出力回路を経由してコンピュータに送ります。コンピュータ側では、受け取ったデータはデバイスドライバ経由でCPUに伝えられ、処理されます。

スキャナの種類

読み取り部分の形状や用途で分類されます。

スキャナは原稿に光を当てて、その反射光や透過光の強弱を読み取りますが、その読み取りに使用する素子によって分類することができます。これを撮像素子といいます。

デジタルカメラ

デジタルスチルカメラともいいます。
光学レンズを通してCCDなどのイメージセンサーで被写体の像を投影し、その像をアナログ電気信号として取り出します。この信号をA-D（アナログ−デジタル）変換器でデジタル信号に変換して、一度DRAMに記録します。記録した画像に対して、カメラに内蔵されたCPUが色調補正などの画像処理を行ったあと、画像圧縮をしてデータ量を減らし、メモリカードなどの記憶媒体に書き込みます。
USBケーブルにより、コンピュータと接続する機種がほとんどですが、画像を記録したカードメモリの内容を、コンピュータに接続したカードリーダーなどで読み取って入力することもできます。

画素数

デジタルカメラなどに内蔵された受光素子の数のことをいいます。デジカメは数十万〜数百万の受光素子が光を電気信号に変換して画像を記録します。この画素数が大きければおおきいほど、画像は鮮明になり、繊細な表現が可能です。一定の大きさに引き伸ばしてプリントするときは、画素数を考慮しなくてはなりませんが、とにかく大きければよいとも言い切れません。画素数が上がれば、データも大きくなり撮影可能枚数は少なくなります。カードメモリも大きなものを用意しなくてはなりませんし、処理にも時間がかかります。一般に300万画素あればA4サイズに引き延ばしてプリントしても問題ないといわれます。用途と見合わせて適切な画素数を選択しなくてはなりません。

デジタルカメラは従来のカメラにない便利さがあり、カメラを使わない層にも受け入れられています。近年の普及はめざましく、2004年度の出荷台数は5976万台、2005年度は7200万台に達すると予想されています。
（カメラ映像機器工業会(CIPA）発表： http://www.sijapan.com/breaking/0502/02mr_cipa050127.html)

デジタルカメラの種類

形状により次の二つに大別されます。

多様化する入力装置

16ビットコンピュータやナローバンドネットワークの時代には夢だった動画映像や音楽の配信も実現し、コンピュータへの期待とニーズはますます高くなります。
テレビやビデオ画像はすでに入力装置として普及し始めており、マイクやWEBカメラを利用したテレビ電話もすでに多くの人が利用しています。
こうした時代に入力装置は、現在の各種機器の性能向上はもちろんとして、コンピュータの性能が向上するにつれて、入力装置はますます多様化、省力化、高速化が求められます。
反面で今日のネットワーク環境下での問題点も表れてきています。入力装置にもセキュリティ強化またはセキュリティに関連する入力装置の登場が増えるものと思われます。

	第1回   そもそもコンピュータって何だった？	第2回   働きをおさらいする
	第3回   主役はCPU	第4回   名脇役メモリ
	第5回   入力装置	第6回   出力装置
	第7回   情報を貯蔵する（補助記憶装置）	第8回   情報を持ち歩く（補助記憶装置2）
	第9回   CPUを支える舞台装置	第10回   動作を支える舞台装置
	第11回   PCを取り巻く規格の話	第12回   PCの新しいスタイル