コンピュータの基本 情報機器工学 2015年4月13日 Ⅳ限目.

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3章 主記憶装置(pp ) 4章 補助記憶装置(pp ). 記憶装置の分類 主記憶装置(メインメモリ) 単に「主記憶」とも. コンピュータの電源が入っている間に, 作業中の情報を蓄える. 実行中のプログラムの,プログラム本体 実行中のプログラムの使う情報(C言語では,変数の値)
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計算機リテラシーM 第 11 回 計算機・ネットワーク技術 伊藤 高廣
情報技術基礎 論理素子による進歩. 計算機の歴史 計算機の歴史 1649 パスカル 歯車式加減算機 1839 バベッジ 階差機関 1890 ホレリス パンチカードシス テム ※歯車式の計算機は 1960 年(昭和30年)代ま で 便利な計算機として実際に使われてい た.
2014年4月11日 電子制御設計製図Ⅰ 第二回 担当教員: 北川輝彦.
情報検索概説II 第8回 パソコン組み立てと記憶装置 1999/11/25.
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CPU、記憶装置について 情報機器工学 2015年4月20日 Ⅳ限目.
  第4章 コンピュータのハードウェア  コンピュータは機械である.この機械は高速計算と大容量記憶という2つの特徴をもつ.この章では,コンピュータのハードウェアを解剖することによって,コンピュータがなぜ高速計算・大容量記憶できるかを理解する. コンピュータシステム = ハードウェア + ソフトウェア.
Ibaraki Univ. Dept of Electrical & Electronic Eng.
第2章 コンピュータの基本 電子制御設計製図Ⅰ.
入 出 力 管 理 オペレーティングシステム 6/26/09.
10. メモリ 五島 正裕.
序章 第2節 教育機器とコンピュータ 1 パーソナルコンピュータ
Ibaraki Univ. Dept of Electrical & Electronic Eng.
第1章 第1節 データを保存するときに(p.14-15) ・p.14 は,データ保存についての基本的な知識と保存場所について,実際の活用場面を想定して説明している。 ・p.15 は,ファイルの整理方法としてフォルダの活用と注意事項を紹介している。 1.
~補助記憶装置~  主記憶装置に記憶されるデータは,パソコンの電源を切ると記憶内容が消えてしまう。また,容量にも限界があるので,補助記憶装置にデータを記憶させる。補助記憶装置はパソコンの電源を切っても記憶内容は消えない。補助記憶装置の内容は主記憶装置上で利用することができる。 電源OFF 電源OFF.
第2章 コンピュータの基本 電子制御設計製図Ⅰ.
計算機システムⅡ 主記憶装置とALU,レジスタの制御
メモリのあれこれ 神戸大学 大学院 理学研究科 島津 通.
3章 主記憶装置(pp ) 4章 補助記憶装置(pp )
Sarah Reese セールス・イネーブルメント・スペシャリスト
  第1章 コンピュータの歴史と構成  コンピュータ(computer)は人間の命令(プログラム)に従って,複雑な計算やいろいろなデータ処理ができる機械(道具)である.主な特徴は次の3点である. ●高速計算:計算は極めて速い.1秒間に数百億以上の計算ができる.   ●正確計算:人間の命令に従って,間違えることなく正しく計算できる. 
前坂 たけし(北大院・理) PCのハード的仕組み 前坂 たけし(北大院・理)
第6回 今日の目標 §2.1 コンピュータ コンピュータの五大機能を示せる プログラム内蔵型コンピュータの装置を示せる
情 報 技 術 基 礎 処理装置の構成と動作 D17kog706pr101 始.
CADの概要2 電子制御設計製図Ⅰ 2009年4月14日 Ⅲ限目.
『コンピュータ構成要素』 (C)Copyright, Toshiomi KOBAYASHI,
3章 主記憶装置(pp ) 4章 補助記憶装置(pp )
USB2.0対応PICを用いたデータロガーの製作
Ibaraki Univ. Dept of Electrical & Electronic Eng.
人間とコンピュータの違い コンピュータ 人間
パソコンの歴史 ~1970年 1970年代 1980年代 1990年~ ▲1946 ENIAC(世界最初の計算機、1,900加算/秒, 18,000素子) ▲1947 UNIVACⅠ(最初の商用計算機) ▲1964 IBM System/360(5.1MHz, 1MB, 2億円) ▲1974 インテル8080(8.
専門演習Ⅰ 国際経済学部 国際産業情報学科 2年 石川 愛
第6回 今日の目標 §2.1 コンピュータ コンピュータの五大機能を示せる プログラム内蔵型コンピュータの装置を示せる
コンピュータとは コンピュータ:内部に蓄積された手順に従い、     計算などの処理を実行する機械.
2015年4月14日 電子制御設計製図Ⅰ 第二回 担当教員: 北川輝彦.
コンピュータ リテラシー 担当教官  河中.
イーサネットについて 飯塚務.
コンピュータの原理 1E17M053-9 奈良 皐佑 1E17M070-7 師尾 直希        1E17M078-6 渡邊 惇.
明星大学 情報学科 2010年度後期     コンピュータ設計論  
情報機器工学 まとめ
メモリとHDD.
高速剰余算アルゴリズムとそのハードウェア実装についての研究
コンピューターの歴史 1E16M048 圓谷 英一 1E16M050 徳弘 徹也 1E16M051 戸張 将義 1E16M052 飛田 優輝
序章 第2節 教育機器とコンピュータ 1 パーソナルコンピュータ
第6回 メモリの種類と特徴 主記憶装置、ROM、RAM
コンピュータを知る 1E16M009-1 梅津たくみ 1E16M017-8 小沢あきら 1E16M035-0 柴田かいと
序章 第2節 教育機器とコンピュータ 1 パーソナルコンピュータ
1.コンピュータと情報処理 p.18 第1章第1節 2.コンピュータの動作のしくみ CPUと論理回路
前坂 たけし (北大院・理) 其の壱 はじめての BIOS 前坂 たけし (北大院・理)
コンピュータの歴史 ~1945年からの実用過程~ メンバー:秋田梨紗 (1E16M001-1) 梅山桃香 (1E16M010-2)
Ibaraki Univ. Dept of Electrical & Electronic Eng.
Ibaraki Univ. Dept of Electrical & Electronic Eng.
コンピュータの仕組み 1E16M048 圓谷 英一 1E16M050 徳弘 徹也 1E16M051 戸張 将義 1E16M052 飛田 優輝
コンピュータの基本構成について 1E16M001-1 秋田梨紗 1E16M010-2 梅山桃香 1E16M013-3 大津智紗子
1.情報機器について知ろう(p.8-9) 第1章 第1節
コンピュータの仕組み 〜ハードウェア〜 1E15M009-3 伊藤佳樹 1E15M035-2 柴田将馬 1E15M061-1 花岡沙紀
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明星大学 情報学科 2012年度前期     情報技術Ⅰ   第1回
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コンピュータアーキテクチャ 第 9 回.
計算機アーキテクチャ1 (計算機構成論(再)) 第一回 計算機の歴史、基本構成、動作原理
第4回 CPUの役割と仕組み2 命令の解析と実行、クロック、レジスタ
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「コンピュータと情報システム」 02章 ハードウェア
コンピュータの機能 第2章.
明星大学 情報学科 2014年度前期     情報技術Ⅰ   第1回
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情報機器と情報社会のしくみ Web素材利用
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コンピュータの基本 情報機器工学 2015年4月13日 Ⅳ限目

コンピュータとは? 内部に蓄積された手順に従って 計算などの処理を実行する機械

コンピュータの五大機能

コンピュータの世代 コンピュータ前史 第 1 世代 (1960) 真空管 第 2 世代 (1960 1965) トランジスタ  第 1 世代 (1960) 真空管 第 2 世代 (1960 1965) トランジスタ 第 3 世代 (1965 1970) IC (集積回路) 第 3.5 世代 (1970 1980) LSI (大規模集積回路) 第 4 世代 (1980 ) 超LSI (超高密度集積回路) コンピュータに使用する計算用回路素子で分割

コンピュータ前史 1649 パスカル 歯車式加減算機 1833 バベジ 解析機関 パンチカードを読み取る入力装置 演算結果を印刷する出力装置 1649 パスカル 歯車式加減算機 1833 バベジ 解析機関 パンチカードを読み取る入力装置 演算結果を印刷する出力装置 演算装置、記憶装置を持ち、 現在のコンピュータの基本を備える コンピュータに使用する計算用回路素子で分割

第1世代 1946 モークリー、エッカート ENIAC 弾道計算用 真空管 18,800本 床面積畳60畳、重量30t、 真空管 18,800本 床面積畳60畳、重量30t、 1kWストーブ150台の消費電力 真空管のフィラメントは切れると交換する必要 平均寿命2000時間、2万本の使用のため、 1/10時間(6分)で真空管が故障 → 工夫で週に真空管2,3本

第1世代 1946 モークリー、エッカート ENIAC プログラムの変更: 真空管や回路の配線を つなぎかえる必要。 真空管のフィラメントは切れると交換する必要 平均寿命2000時間、2万本の使用のため、 1/10時間(6分)で真空管が故障 → 工夫で週に真空管2,3本

第2世代 1958 IBM、米軍 IBM-7070、7090  真空管より小型の トランジスタを利用した回路

第2世代 1958 IBM、米軍 IBM-7070、7090 真空管より小型の トランジスタを利用した回路

第3世代 1964 IBM System/360  トランジスタを多数チップに収めた IC(集積回路)を用いた世代

第3世代 1964 IBM System/360  トランジスタを多数チップに収めた IC(集積回路)を用いた世代

第4世代~現在 1970 IBM 370 IC(集積回路)をさらに高集積化した LSIを(Very Large Scale Integration)用いた世代

コンピュータの五大機能 コンピュータには五つの機能で成り立つ …ことが多い。 必ずしもと言うわけではないが、  ノイマン型コンピュータの大半にはこれらがある。 それではその五つの機能とは?

コンピュータの五大機能

コンピュータの種類 デスクトップ型  主に机の上に備え置いて使用する用途で作られ,移動して使うことを前提とはしていないパーソナルコンピュータのことである. ノートブック型  モニタなどの表示画面,キーボードなどの入力装置,バッテリーなどがコンピュータ本体と一体化された,ユーザーが任意の場所へ移動させて利用する(持ち運ぶ)ことを前提として設計された,軽量のパーソナルコン ピュータの総称である.

コンピュータの種類 パームトップ型  手のひらにのるサイズのコンピュータ.PDA (Personal Digital Assistant)とも呼ばれる.住所録,スケジュール表,電子メールなどに用いられる.電子手帳に似ているが、ソフトウェアのインストールによって,機能の拡張が可能.

その他のコンピュータ ワークステーション: 通常のPCよりも高機能。言った者勝ち。 シンクライアント: サーバにデータ格納や処理を任せる。 定義はあいまい。 ワークステーション: 通常のPCよりも高機能。言った者勝ち。 シンクライアント: サーバにデータ格納や処理を任せる。 表示、入力の機能に絞った低機能、低価格のコンピュータ。 役割による名称。 マイクロコンピュータ: 小さなコンピュータ。通称マイコン。 1つのチップの中にコンピュータの機能が含まれている。 見た目は他のICとそんなに変わらない。

その他のコンピュータ スーパーコンピュータ: 科学技術計算など大規模な計算を超高速に行うことが可能なコンピュータ。通称スパコン。 スーパーコンピュータ:  科学技術計算など大規模な計算を超高速に行うことが可能なコンピュータ。通称スパコン。 気象予測、遺伝子解析など最先端の科学に利用。 非常に高価になりがちで、コレを用いた公的事業が非効率とみなされ事業仕分け対象。 復活してよかった。 汎用コンピュータ: メインフレームとも呼ばれる。企業・組織が用いる汎用プログラムを利用するためのコンピュータ。1部屋がコレの場合もある。

デスクトップ型PCの構成要素

計算機の構造(デスクトップ型)

CPU(中央処理装置) 主に演算装置と制御装置の機能をまとめたハードウェアで,CPUの能力によって,コンピュータシステム全体の性能が大きく左右される. IntelCore2DuoE6600 Athlon 64 X2 E6 3800+

CPUとは CPU:Central Processing Unit 中央演算処理装置 と呼ばれる 中央処理装置や 中央演算処理装置 と呼ばれる Intel Core2 Duo E6600

CPUとは CPU:Central Processing Unit 制御装置 演算装置 レジスタ インターフェース (記憶装置・入出力) などで構成 Intel Core2 Duo E6600

コンピュータの五大機能

①制御機能 プログラムの命令を解読し、他の各装置に指示を出す機能.制御機能は、全て装置を統括する CPU マザーボード

制御機能について CPU (Central processing unit)が担当。 プロセッサ自体、その他に対し… ・動作タイミング ・動作内容     の指示を担当 作業者に指示を与える管理者の役割

②演算機能 解読されたプログラムの命令に従って,データを処理する機能

演算機能について CPU (Central processing unit)が担当。 ・算術演算 ・論理演算 の実行を担当 ・論理演算     の実行を担当 実際に仕事をする作業者の役割

CPUとは CPU:Central Processing Unit 中央処理装置や 中央演算処理装置 と呼ばれる

CPUとは(概要) 記憶装置にあるプログラムを順次読み込む プログラムの内容を解釈、実行 バスと呼ばれる回路を通じて、入出力装置、記憶装置へデータ通信

CPUの構造 クロック同期型のCPUが一般的 規則正しい命令タイミング:クロック信号 クロック信号が早いほど、高性能 …と言われる

CPUの動作 フェッチ、デコード、実行の3ステップで動作 フェッチ:メモリ内に蓄積されたプログラムの 呼び出し 実行:指定された操作を実行

ムーアの法則 最も有名な公式:集積回路上のトランジスタ数は「18ヶ月ごとに倍になる」 式での表現:n年後の倍率 p は、 p = 2n / 1.5 5年後:10.08倍 20年後:10 321.3倍

ムーアの法則

ビット幅 マイコンやPC用のCPUが演算回路、データバス、一度に処理できるデータで扱えるビット数 →ビット幅、データバス幅 マイコンでは演算回路内のバス幅で 定義されることが多い

ビット幅 マイコンやPC用のCPUが演算回路、データバス、一度に処理できるデータで扱えるビット数 →ビット幅、データバス幅

バス(BUS) CPUへデータを渡したり,CPUで処理したデータや 制御信号を他の装置へ伝達したりするデータ転送路

バス(BUS) 内部バス CPU内部でデータや制御信号をやりとりする伝送路.パラレル(8,16,32, 64ビット)に処理を行う. 外部バス 拡張バス  CPUと周辺機器との間でデータや制御信号をやりとりする伝送路.ハードディスクやグラフィックカード等を制御

拡張バスの種類 種類 バス幅 転送速度 備考 ISA 16 8Mbps PCI 32,64 132~533Mbps AGP 32 PC/AT互換機の標準バス,現行製品には不採用 PCI 32,64 132~533Mbps 現行PCの標準バス AGP 32 266~2128Mbps グラフィック専用バス。PCIでは対応できなくなったため PCI Express 32, 64 5Gbps PCIバスをさらに高速化させた規格。最近の主流

コンピュータの五大機能

③記憶機能 主記憶装置:プログラムやデータを一時的に保存する装置 プログラムやデータ,処理結果などを記憶として保存する機能 メモリ 補助憶装置:プログラムやデータを保存する装置 ハードディスク   フロッピーディスク  CD-ROM/DVD

ハードディスク データを磁気的に(カセットテープのように)記録 不揮発性(電源を切っても消えない)

SSD (Solid State Drive) 記憶媒体としてフラッシュメモリを使用 ハードディスクドライブ(HDD)と同じ接続インタフェース(ATAなど)を備え、ハードディスクの代替として利用可能。

計算機の構造(デスクトップ型)

CD/DVD装置 CD-ROMドライブは、レーザ光をディスクの記憶面に当て、反射してくる光の強弱でデータを読みとっている

USBフラッシュメモリ 「USBマスストレージ」という仕様に対応し,パソコンに接続すると,自動的に外部記憶装置として認識される

その他のメモリ 様々な規格が乱立 CF (コンパクトフラッシュ) ハードディスク (マイクロドライブ)

その他のメモリ デジタルカメラ用フラッシュメモリ xD-Picture SDカード miniSDカード xD-Pictureカード(オリンパス,富士写真フイルムなど)・・・デジカメ

記憶機能について1 各種メモリが担当 処理手順記載のプログラム 処理前後のデータ 一時的、恒久的に記憶(保存)する 事務作業をするときの机やノートの役割

記憶機能について2 記憶装置には大きく2種類 主記憶装置 補助記憶装置 主記憶装置:CPUチップ内やDRAM,SRAM      (机やその上のノートに相当) 補助記憶装置:ハードディスクやDVD、USBメモリなど      (引き出し、キャビネット、倉庫に相当)

記憶装置の階層構造 一次(主)記憶装置 CPUが直接アクセス可能な 記憶装置。 キャッシュメモリや メインメモリが該当。

記憶装置の階層構造 一次(主)記憶装置 机やノートに該当。 キャッシュメモリ:数kB~8MB メインメモリ:数百kB~数GB

記憶装置の階層構造 二次(補助)記憶装置 必要な情報を一次記憶装置に 伝送。 大きな容量 頻繁にアクセスしないデータ 等を保存。

記憶装置の階層構造 二次(補助)記憶装置 HDD、CD、DVD、BR、 フラッシュメモリ、フロッピー 磁気テープ、紙テープ、パンチカード などなどが該当

ハードディスク データを磁気的に(カセットテープのように)記録 不揮発性(電源を切っても消えない)

その他のメモリ デジタルカメラ用フラッシュメモリ xD-Picture SDカード miniSDカード xD-Pictureカード(オリンパス,富士写真フイルムなど)・・・デジカメ

記憶装置の階層構造 三次記憶装置 ロボット機構等を使用。 滅多に使わないデータ保存 企業等にて大規模な ストレージシステムを準備 倉庫に該当

記憶装置の階層構造 三次記憶装置 ロボット機構等を使用。 滅多に使わないデータ保存 アクセス時間:数十秒単位

記憶装置の階層構造 三次記憶装置 ロボット機構等を使用。 滅多に使わない、 大量のデータ保存 アクセス時間:数十秒単位

③記憶機能 主記憶装置:プログラムやデータを一時的に保存する装置 プログラムやデータ,処理結果などを記憶として保存する機能 メモリ 補助憶装置:プログラムやデータを保存する装置 ハードディスク   フロッピーディスク  CD-ROM/DVD

記憶装置の特性 揮発性メモリと不揮発性メモリ 不揮発性: 電力供給がなくなっても、保存され続ける (一般的に低速) 揮発性: 電力供給がなくなると、保存内容が消える。 (高速)

記憶装置の特性 書き換え可能? 読み書き可能(リードライト) 情報をいつでも上書きできる。 例:RAM (Random Access Memory) 一次記憶装置に使用。 読み取り専用(リードオンリー) 例:CD-ROM、DVD-ROM

記憶装置の特性 書き換え可能? 一度だけ書き込み可能(ライトワンス) 三次記憶装置やオフラインストレージに使用 例:CD-R、DVD-Rなど リライタブル 読み出しは自由。上書きは自由にできない。 例:CD-RW、DVD-RWなど

記憶装置の性能 記憶容量 デバイスまたは媒体が記憶できる全容量。 大きいほど、記憶できるデータも大きいが… 記憶密度 情報をどれだけコンパクトに記憶できるか。 単位長さ、面積、体積辺りの記憶容量。

記憶装置の性能 レイテンシ ストレージの特定位置にアクセスするまでの時間。 一次:ナノ秒、二次:ミリ秒、三次:秒単位程度 スループット 単位時間当たりの読み書きの速度。 メガバイト毎秒などの単位を使用。

主記憶装置(メモリ) 書き込みの可否 電源OFF時の振る舞い 書き込み可能:RAM (Random Access Memory) 読み出しのみ:ROM (Read Only Memory) 電源OFF時の振る舞い 揮発性:電源 OFF で忘れてしまう パソコンに搭載されている RAM は揮発性 不揮発性:データは消えない ROM は不揮発性. 電源を入れた直後の動作を決める パソコンには少しだけしか搭載されていない 組み込み機器のプログラムは全て ROM に格納されている

主記憶装置(メモリ) 最近は「書き込み可能・不揮発」なメモリが増加 フラッシュメモリ(デジタルカメラの記憶媒体)など 読み書きが遅く,また書き込みに多くの電力が必要

RAM SRAM DRAM ・リフレッシュ不要 ・アクセスは高速で消費電力が少ないが,高価,回路が複雑 ・キャッシュメモリに使われる.  ・リフレッシュ不要  ・アクセスは高速で消費電力が少ないが,高価,回路が複雑  ・キャッシュメモリに使われる. DRAM  ・リフレッシュと呼ばれる再度読み込みが必要  ・アクセスは低速で消費電力も大きいが,安価,回路が単純  ・メモリに使われる. -キャッシュメモリ-  ・1次キャッシュ(L1)と2次キャッシュ(L2)がある  ・CPUの演算に使用(L1)  ・CPUとメモリ間のデータ転送速度を改善して処理速度を上げるために実装(L2)

補助記憶装置 CD-R : CD-Recordable (1度だけ書き込み可) CD-RW CD-ReWritable (何度でも書き換え可) DVD-ROM,    DVD-RAM, DVD-R,-RW, DVD+R,+RW , Blue-ray Disk (BD) ハードディスク デスクトップPC用 ノートPC用 不揮発性メモリ USBメモリ SDカード

提出レポートについて A4 3-5枚 程度 10.5-12pt 程度

提出レポートについて タイトル ソフトウェア名 ダウンロードURL、紹介URL 何をするものか どのように使うか 使用する上でのポイント