ITパスポート試験|テクノロジ系|42.入出力デバイス

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ぽん之助
ぽん之助

この記事を書いているぽん之助と申します。
IT資格を20個以上取得し、ブラック⇒ホワイト企業へ転
しました。
今回は、『テクノロジ系 コンピューター構成要素 42.入出力デバイス』を理解しましょう!

コンピューター構成要素|42.入出力デバイス

【この記事の目標】入出力デバイス
入出力インタフェースの種類と特徴を理解する。

この目標を達成するために、次の3つを解説していきます。『解説』パートで必要な知識をインプットし、ITパスポート試験の出題を分析した『出題パターン』試験対策が可能です。

【この記事の内容】入出力デバイス
1.有線インタフェース

・USB
・IEEE1394
・HDMA
2.無線インタフェース
・RFID
  -NFC
・Bluetooth
・IrDA
3.デバイスドライバ

【解説①】有線インタフェース

有線インタフェースとは、ケーブルを接続する必要がある入出力インタフェースのことです。
有線インタフェース の種類を、3つ抑えておきましょう。

【ココだけ抑える!】有線インターフェース
・USB
・IEEE1394
・HDMI

USB(Universal Serial Bus)

[ココだけ抑える!]USB
コンピュータ周辺機器の接続に幅広く利用されている有線インタフェース
・転送速度:速>USB3.0>USB2.0>遅
・コネクタ形状のタイプ
(例. USB Type-A、B 、C)
・機能①:バスパワー
・機能②:プラグアンドプレイ
・機能③:ホットプラグ
・機能④:On-The-Go
USB(Universal Serial Bus)

USBは、広く普及している有線インタフェースです。主に、コンピュータとドライブ機器を接続に用いられます。

USBの規格には、USB1.1、USB2.0、USB3.0 USB3.1などがあります。この数値(世代)が大きくなるほど、転送速度が速くなります。

●USBの最大転送速度(理論値)
速>USB3.1>USB3.0>USB2.0> USB1.1>遅
・USB1.1:12Mbps
・USB2.0:480Mbps
・USB3.0:5Gbps
・USB3.1:10Gbps

また、コネクタの形状の違いによって、USBのタイプが複数に分かれます

●USBのタイプ
・USB Type-A
 標準的なコネクタ
・USB Type-B
 プリンタなどの周辺機器などに使われるコネクタ
・USB Type-C:
 アップルのMacbookなどに使われるコネクタ
[具体的に理解!]
サンワサプライ株式会社のウェブサイトでは、視覚的にUSBの規格、コネクタの違いを説明しているので、一度目を通しておくとよいですよ!
サンワサプライ株式会社 USBケーブルの種類と転送速度

USBの特徴と機能は、ITパスポート試験で出題されます、4つの機能を覚えておきましょう。

●USBの特徴・機能
①バスパワー:
コンピュータから機器へ電力を供給
②プラグアンドプレイ:
コンピュータに機器を接続した際、必要プログラム※を自動でインストールする仕組み
※デバイスドライバ(詳細は後述)
③ホットプラグ:
コンピュータの電源を入れたまま、周辺機器の着脱できる
④On-The-Go:
コンピュータを介さず機器同士を接続させて機能

IEEE1394

[ココだけ抑える!]IEEE1394
画像・動画データのやり取りに強い、有線インタフェース
・伝送速度:100/200/400/800Mbps
・機能①:バスパワー※
※4ピンコネクタは非対応
・機能②:プラグアンドプレイ
・機能③:ホットプラグ

IEEE1394は有線インタフェースの1つです。主に、コンピュータとデジタルビデオカメラな間で画像・動画のデータのやり取りに使われていました。Appleが『FireWare』として提唱し、SONY、IBMなどが、IEEE1394として規格化しました。

伝送速度は、『100/200/400/800Mbps』になります。IEEE1394もUSBと同じく、『バスパワー※』、『プラグアンドプレイ』、『ホットプラグ』の機能を持ちます。
※4ピンコネクタは非対応、6ピンコネクタは対応

[具体的に理解しよう!]
サンワサプライ株式会社のウェブサイトでは、IEEE1394について詳細に解説されていますので、読んでおきましょう。
サンワサプライ株式会社 IEEE1394って何?

HDMI(High-Definition Multimedia Interface)

[ココだけ抑える!] HDMI
映像,音声及び制御信号を1本のケーブルで入出力するAV機器向けの有線インタフェース。主に、テレビ、モニタ、ゲーム機に利用される。
HDMI(High-Definition Multimedia Interface) :高精細度マルチメディアインタフェース

【出題パターン①】有線インタフェース

問1.USB

USBに関する記述のうち,適切なものはどれか。

ア:PCと周辺機器の間のデータ転送速度は,幾つかのモードからPC利用者自らが設定できる。
イ:USBで接続する周辺機器への電力供給は,全てUSBケーブルを介して行う。
ウ:周辺機器側のコネクタ形状には幾つかの種類がある。
エ:パラレルインタフェースであり,複数の信号線でデータを送る。

出典:平成29年秋期 問82
解答・解説
ア:PCと周辺機器の間のデータ転送速度は,幾つかのモードからPC利用者自らが設定できる。
誤り:転送速度は、利用者が設定するのではなく、USBの規格で決まります。(USB3.0、USB2.0など)

イ:USBで接続する周辺機器への電力供給は,全てUSBケーブルを介して行う。
誤り:USBには、周辺機器に電力を供給する機能である『バスパワー』があります。しかし、機器によっては、外部電源を利用します。

ウ:周辺機器側のコネクタ形状には幾つかの種類がある。
正しい:コネクタの形状によって、USB Type-A、B 、Cなどがあります。

エ:パラレルインタフェースであり,複数の信号線でデータを送る。
⇒誤り:USBは、シリアルインタフェースになります。
[補足]シリアルインターフェイス
信号を一つずつ直列に送るインタフェース
⇔パラレルインタフェース:複数の信号を並列に送るインターフェース

正解は、ウ:周辺機器側のコネクタ形状には幾つかの種類がある。

問2.プラグアンドプレイ

プラグアンドプレイ機能によって行われるものとして,適切なものはどれか。

ア:DVDビデオ挿入時に行われる自動再生
イ:新規に接続された周辺機器に対応するデバイスドライバのOSへの組込み
ウ:接続されている周辺機器の故障診断
エ:ディスクドライブの定期的なウイルススキャン

出典:平成29年春期 問64
解答・解説
プラグアンドプレイとは、コンピュータに機器を接続した際に、必要プログラム(デバイスドライバ)を、自動でインストールする仕組みです。

正解は、イ:新規に接続された周辺機器に対応するデバイスドライバのOSへの組込み

問3.ホットプラグ

ホットプラグの説明として,適切なものはどれか。

ア:PCの電源を入れたままで周辺機器の着脱が行える機能のこと
イ:アプリケーションソフトの機能を強化するために,後から組み込むソフトウェアのこと
ウ:周辺機器との接続ケーブルを介して,PCから周辺機器に電力を供給する仕組みのこと
エ:特定のプログラムを実行して,処理に掛かる時間でシステムの性能を評価する手法のこと

出典:平成27年秋期 問50
解答・解説
ホットプラグとは、PCの電源を入れたままで周辺機器の着脱が行える機能です。

ア:PCの電源を入れたままで周辺機器の着脱が行える機能のこと
⇒正しい

イ:アプリケーションソフトの機能を強化するために,後から組み込むソフトウェアのこと
⇒誤り:プラグイン、アドオンのことです。
[補足]プラグイン
Webブラウザ上でpdfを開く、『Adobe Acrobat Reader』も、Webブラウザのプラグインになります。

ウ:周辺機器との接続ケーブルを介して,PCから周辺機器に電力を供給する仕組みのこと
⇒誤り:バスパワーのことです。

エ:特定のプログラムを実行して,処理に掛かる時間でシステムの性能を評価する手法のこと
ベンチマークテストのことです。

正解、ア:PCの電源を入れたままで周辺機器の着脱が行える機能のこと

問4.HDMI

HDMIの説明として,適切なものはどれか。

ア:映像,音声及び制御信号を1本のケーブルで入出力するAV機器向けのインタフェースである。
イ:携帯電話間での情報交換などで使用される赤外線を用いたインタフェースである。
ウ:外付けハードディスクなどをケーブルで接続するシリアルインタフェースである。
エ:多少の遮蔽物があっても通信可能な,電波を利用した無線インタフェースである。

出典:平成26年春期 問73
解答・解説
HDMIは、映像,音声及び制御信号を1本のケーブルで入出力するAV機器向けの有線インタフェースです。

ア:映像,音声及び制御信号を1本のケーブルで入出力するAV機器向けのインタフェースである。
⇒正しい

イ:携帯電話間での情報交換などで使用される赤外線を用いたインタフェースである。
⇒誤り:IrDAのことです。(IrDAは無線インターフェースで解説)

ウ:外付けハードディスクなどをケーブルで接続するシリアルインタフェースである。
⇒誤り:USBのことです。

エ:多少の遮蔽物があっても通信可能な,電波を利用した無線インタフェースである。
⇒誤り:Bluetoothのことです。 ( Bluetooth は無線インターフェースで解説)

正解は、ア:映像,音声及び制御信号を1本のケーブルで入出力するAV機器向けのインタフェースである。

【解説②】無線インタフェース

無線インタフェースとは、ケーブルを接続する必要がない入出力インタフェースのことです。
無線インタフェース の種類を、4つ抑えておきましょう。

[ココだけ抑える!]無線インタフェース
・RFID
 ‐NFC
・Bluetooth
・IrDA

RFIDとNFC

[ココだけ抑える!]RFIDとNFC
・RFID(Radio Frequency IDentifier)
 近距離電波を使って通信をおこなう、無線インタフェース。

・NFC(Near Field Communication)
 RFIDの1つ。10cm程度の近距離で、電波を使って通信を行う、無線インタフェース。
 ICカードやICタグのデータの読み書きに利用されている。
 ・具体例:Suica、WAON、nanaco等

Bluetooth

[ココだけ抑える!]Bluetooth
数m~数十程度の距離電波(2.4GHz帯)使って行う、無線インタフェース。
イヤホン、キーボード、マウス等に利用されている。

・具体例.iPhone⇔AirPods

IrDA(Infrared Association)

[ココだけ抑える!]IrDA
赤外線を利用した、無線通信インタフェース。
・具体例.携帯電話(ガラケー)同士の連絡先交換

【出題パターン②】無線インタフェース

問1.ICカード

電車の定期券などとして利用される非接触型ICカードに用いられている技術はどれか。

ア:IrDA
イ:RFID
ウ:バーコード
エ:無線LAN

出典:平成22年春期 問78
解答・解説
非接触型ICカードは、電波で通信をするRFIDが使われている。(RFID のうち、NFCが使われている。)

ア:IrDA
⇒誤り:赤外線での通信の無線インタフェース。非接触型ICカードには使われていない。

イ:RFID
⇒正しい

ウ:バーコード
⇒誤り

エ:無線LAN
⇒誤り: 無線(Wifi)で構築したLAN(Local Area Network:室内や建物内のネットワーク⇔WAN)のこと。

正解は、ア:IrDA

問2.NFCの意味

NFCに関する記述として,適切なものはどれか。

ア:10cm程度の近距離での通信を行うものであり,ICカードやICタグのデータの読み書きに利用されている。
イ:数十mのエリアで通信を行うことができ,無線LANに利用されている。
ウ:赤外線を利用して通信を行うものであり,携帯電話のデータ交換などに利用されている。
エ:複数の人工衛星からの電波を受信することができ,カーナビの位置計測に利用されている。

出典:平成30年秋期 問66
解答・解説
NFCは、10cm程度の近距離で、電波を使って通信を行う、無線通信インタフェース。ICカードやICタグのデータの読み書きに利用されています。

ア:10cm程度の近距離での通信を行うものであり,ICカードやICタグのデータの読み書きに利用されている。
⇒正しい

イ:数十mのエリアで通信を行うことができ,無線LANに利用されている。
⇒誤り:Wifiのことです。

ウ:赤外線を利用して通信を行うものであり,携帯電話のデータ交換などに利用されている。
⇒誤り:IrDAのことです。

エ:複数の人工衛星からの電波を受信することができ,カーナビの位置計測に利用されている。
⇒誤り:GPSのことです。

正解は、 ア:10cm程度の近距離での通信を行うものであり,ICカードやICタグのデータの読み書きに利用されている 。

問3.NFCの用途

NFCに準拠した無線通信方式を利用したものはどれか。

ア:ETC車載器との無線通信
イ:エアコンのリモートコントロー
ウ:カーナビの位置計測
エ:交通系のIC乗車券による改札

出典:平成31年春期 問93
解答・解説
NFC は、ICカードやICタグのデータの読み書きに利用されています。

ア:ETC車載器との無線通信
⇒誤り:DSRCという通信規格をもちいています。

イ:エアコンのリモートコントロール
⇒誤り:赤外線を利用したIrRAを利用しています。

ウ:カーナビの位置計測
⇒誤り:GPS(全地球測位システム:Global Positioning System)を利用しています。

エ:交通系のIC乗車券による改札
⇒正しい

正解は、エ:交通系のIC乗車券による改札

問4.無線インターフェース

インタフェースの規格①~④のうち,接続ケーブルなどによる物理的な接続を必要としない規格だけを全て挙げたものはどれか。
①Bluetooth ②IEEE1394 ③IrDA ④USB3.0

ア:①,②
イ:①,③
ウ:②,③
エ:③,④

出典:平成28年春期 問99
解答・解説
①Bluetooth
無線インタフェース

②IEEE1394
有線インタフェース

③IrDA
無線インタフェース

④USB3.0
有線インタフェース

正解は、イ:①,③

【解説③】デバイスドライバ

[ココだけ抑える!]デバイスドライバ
PCに接続されている周辺機器を制御,操作するためのソフトウェア
具体例.プリンタのデバイスドライバ

デバイスドライバは周辺機器(例.プリンタ)を利用する際、事前にインストールしておく必要があるソフトウェアになります。

また、HDDを初期化し、OSを再インストールしたときは、デバイスドライバを再インストールする必要があります。

[具体的に理解しよう!]
EPSONのプリンタなどの製品を買ったときには、下記のページからドライバをダウンロードすることができます。
EPSON ドライバー・ソフトウェアダウンロード

【出題パターン③】デバイスドライバ

問1.デバイスドライバの意味

デバイスドライバの説明として,適切なものはどれか。

ア:PCに接続されている周辺機器を制御,操作するためのソフトウェア
イ:PCの電源投入直後に起動され,OSが動作する前に,ハードディスクやキーボードなどに対する基本的な入出力ができるようにするソフトウェア
ウ:動画を含むページを表示するために,Webブラウザに組み込むソフトウェア
エ:複数のファイルを一つのファイルにまとめたり,まとめたファイルを元に戻したりするソフトウェア

出典:平成30年春期 問83
解答・解説
デバイスドライバは、PCに接続されている周辺機器を制御,操作するためのソフトウェアのことです。

ア:PCに接続されている周辺機器を制御,操作するためのソフトウェア
⇒正しい

イ:PCの電源投入直後に起動され,OSが動作する前に,ハードディスクやキーボードなどに対する基本的な入出力ができるようにするソフトウェア
⇒誤り:BIOSのことです。

ウ:動画を含むページを表示するために,Webブラウザに組み込むソフトウェア
⇒誤り:プラグインのことです。

エ:複数のファイルを一つのファイルにまとめたり,まとめたファイルを元に戻したりするソフトウェア
⇒誤り:アーカイバのことです。

正解は、ア:PCに接続されている周辺機器を制御,操作するためのソフトウェア

問2.デバイスドライバの特徴

PCの周辺装置を利用可能にするためのデバイスドライバに関する記述のうち,適切なものはどれか。

ア:HDDを初期化してOSを再インストールした場合,OSとは別にインストールしていたデバイスドライバは再インストールする必要がある。
イ:新しいアプリケーションソフトウェアをインストールした場合,そのソフトウェアが使用する全てのデバイスドライバを再インストールする必要がある。
ウ:不要になったデバイスドライバであっても,一度インストールしたデバイスドライバを利用者が削除することはできない。
エ:プリンタのデバイスドライバを一つだけインストールしていれば,メーカや機種を問わず全てのプリンタが使用できる。

出典:令和元年秋期 問58
解答・解説
ア:HDDを初期化してOSを再インストールした場合,OSとは別にインストールしていたデバイスドライバは再インストールする必要がある。
⇒正しい

イ:新しいアプリケーションソフトウェアをインストールした場合,そのソフトウェアが使用する全てのデバイスドライバを再インストールする必要がある。
⇒誤り:デバイスドライバは周辺機器を制御するソフトウェアです。

ウ:不要になったデバイスドライバであっても,一度インストールしたデバイスドライバを利用者が削除することはできない
⇒誤り:デバイスドライバは削除できます。

エ:プリンタのデバイスドライバを一つだけインストールしていれば,メーカや機種を問わず全てのプリンタが使用できる。
⇒誤り:デバイスドライバは、メーカや機種で異なりインストールが必要です。

正解は、ア:HDDを初期化してOSを再インストールした場合,OSとは別にインストールしていたデバイスドライバは再インストールする必要がある。

問3.PCと周辺機器の接続

PCと周辺機器の接続に関する次の記述中のa,bに入れる字句の適切な組合せはどれか。

PCに新しい周辺機器を接続して使うためには【a】が必要になるが,【b】機能に対応している周辺機器は,接続すると自動的に【a】がインストールされて使えるようになる

ア:a)デバイスドライバ、b)プラグアンドプレイ
イ:a)デバイスドライバ、b)プラグイン
ウ:a)マルウェア、b)プラグアンドプレイ
エ:a)マルウェア、b)プラグイン

出典:平成28年秋期 問93
解答・解説
デバイスドライバ
PCに接続されている周辺機器を制御,操作するためのソフトウェアのことです。

プラグアンドプレイ
コンピュータに機器を接続した際、必要プログラム(デバイスドライバ)を、自動でインストールする仕組み

マルウェア
悪意のあるソフトウェアのこと

プラグイン
アプリケーションソフトの機能を強化するために,後から組み込むソフトウェアのこと

したがって、正しい語句を入れると、
PCに新しい周辺機器を接続して使うためには【aデバイスドライバ】が必要になるが,bプラグアンドプレイ】機能に対応している周辺機器は,接続すると自動的に【aデバイスドライバ】がインストールされて使えるようになる

正解は、ア:a)デバイスドライバ、b)プラグアンドプレイ

まとめ:入出力デバイス

【この記事の目標】入出力デバイス
入出力インタフェースの種類と特徴を理解する。

勉強、お疲れ様でした!
この記事の目標が達成できたか、繰り返しになりますが内容をおさらいしましょう!

1.有線インターフェース
ケーブルの接続が必要な入出力インターフェース
・USB:幅広く使われている
 -転送速度:速>USB3.0>USB1.0>遅
 -コネクタ形状のタイプ:USB Type-A,B,Cなど
 -バスパワー
 -プラグアンドプレイ
 -ホットプレイ
 -On-The-Go
・IEEE1394:画像・動画に強み
・HDMI:音声、映像、制御信号を1本のケーブルで送る

2.無線インターフェース
ケーブルの接続が不要な入出力インターフェース
・RFID:近距離で電波を使う
 ーNFC:RFIDの1つ。10cm程度の近距離で、電波を使う
・Bluetooth:数m~数十程度の距離で電波(2.4GHz帯)使う
・IrDA:赤外線を使う

3.デバイスドライバ
周辺機器を制御,操作するためのソフトウェア

目標が達成できた方は、次に進みましょう!

(準備中)

この記事の問合せ:ぽん之助

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20代サラリーマン、前職4年間で20個以上の資格に合格。ホワイト企業に転職を成功。
実体験を元に資格や勉強、転職、キャリアアップ、副業について、『ぽんぱす』で発信しています。
【保有資格】ネットワークスペシャリスト、情報処理安全確保支援士、CCNP、電気通信主任技術者(伝送/線路)、工事担任者総合種、AWS(SAA)その他多数。

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