情報塾（2003.4.27） ＣＰＵとメモリがどんなふうに動くのだろう。 レジスタやI/O プログラムの実行、マシン語。 電子回路・アドレスバス・データバス・メモリ構造ＰＣの中はどうなっているのだろう。 レジスタやI/O プログラムの実行、マシン語。 ＯＳ（オペレーティングシステム）、マルチタスク。

ＰＣの中味 -ハードウェア- 電子回路 プリント板（マザーボード） CPU 回路図と 機構図面 コントローラ LCD(液晶） CRT メモリ マイクロプロセッサ マイコン/Intel 電子回路 プリント板（マザーボード） CPU 回路図と 機構図面 コントローラ LCD(液晶） CRT 表示装置 グラフィック チップ ノースブリッジ （チップセット） メモリ スピードが 早いが容量の小さい 記憶装置 サウスブリッジ （チップセット） スピードが 遅いが容量の大きい 記憶装置 プリンタ ＨＤＤ キーボード マウス CPU:Central Processing Unit

メモリ（論理的には） アドレス データ “C3” 「64Kバイトのアドレス空間」…という言い方をする。 0 0 1 0 1 0 1 0 0 　0　 1　 0　 1 　0　 1 　0 1番地に “2A”を書込む アドレス データ 3番地の データを読む “C3” 「64Kバイトのアドレス空間」…という言い方をする。

メモリ（物理的には） メモリ チップ １:3V 0:0V 16本のアドレスバス 8本のデータバス ---Ｄ0 ---Ｄ１ ---Ｄ２ A0----- A１----- A2----- A3----- A4----- A5----- A6----- A7----- A8----- A9----- A10--- A11--- A12--- A13--- A14--- A15--- R/W ---Ｄ0 ---Ｄ１ ---Ｄ２ ---Ｄ３ ---Ｄ４ ---Ｄ５ ---Ｄ６ ---Ｄ７ 16本のアドレスバス 8本のデータバス １:3V 0:0V

メモリ（読む時） “1” メモリ チップ 16本のアドレスバス 8本のデータバス “読め！” ---Ｄ0 ---Ｄ１ ---Ｄ２ ---Ｄ３ A0----- A１----- A2----- A3----- A4----- A5----- A6----- A7----- A8----- A9----- A10--- A11--- A12--- A13--- A14--- A15--- R/W “1” “読め！” ---Ｄ0 ---Ｄ１ ---Ｄ２ ---Ｄ３ ---Ｄ４ ---Ｄ５ ---Ｄ６ ---Ｄ７ 16本のアドレスバス 8本のデータバス “FF00番地のデータを” “FF00番地のデータ”３Ａ“ が出てくる。

メモリ（書く時） “0” メモリ チップ 読むだけで書けないメモリをROM(Read Only Memory)という。 R/W “0” “書け” ---Ｄ0 ---Ｄ１ ---Ｄ２ ---Ｄ３ ---Ｄ４ ---Ｄ５ ---Ｄ６ ---Ｄ７ 16本のアドレスバス 8本のデータバス “FF01番地に” “FF01番地にデータ”１Ａ“ を書け！ 読むだけで書けないメモリをROM(Read Only Memory)という。 読み書きできるメモリをＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）という。

ＣＰＵとメモリ ＣＰＵ メモリ （ＲＡＭ） 物理的には線でつながっている。

ブロック図 ＣＰＵ メモリ （RAM) アドレスバス データバス こういう書き方もできる。 A0～A15 D0～D7 R/W R/W

レジスタとI/O ＣＰＵ メモリ （RAM) アドレスバス データバス レジスタ プリンタに打ち出したり （書き込み）、キーボード A0～A15 Ｍ/ＩＯ R/W D0～D7 M/IOが１の時メモリ、0の時I/O プリンタに打ち出したり （書き込み）、キーボード から読み込んだり（読み込み） をレジスタで行う。 メモリ （RAM) R/W Ｍ/ＩＯ アドレスバス A0～A15 データバス D0～D7 I/Oの“FFF0”番地に“４１（Ａ）”を書き込むとＡという文字がプリンタに打ち出される。 レジスタ Ｍ/ＩＯ

プログラムの実行 ＣＰＵ メモリ レジスタ ハードディスクから プログラムを読み 0000番地 込んできてそれを C800番地からCFFF番地 まで書き込み。C800番地から プログラムを実行する。 0000番地 メモリ アドレスバス/ データバス Ｃ８00番地 ＣＦＦＦ番地 ＦＦＦＦ番地 レジスタ ハードディスク

プログラムの実行 ＣＰＵ メモリ レジスタ ハードディスクから プログラムを読み 0000番地 込んできてそれを C800番地からCFFF番地 まで書き込み。C800番地から プログラムを実行する。 0000番地 メモリ アドレスバス/ データバス Ｃ８00番地 ＣＦＦＦ番地 ＦＦＦＦ番地 レジスタ ハードディスク

プログラムの実行 ＣＰＵ メモリ レジスタ レジスタ 0000番地 Ｃ８00番地 上から順番にやる。こういうのをマシン語という。 3D:次の２バイトのＩ/0アド レスからAレジスタに 読み込みなさい。 3Ｅ:次の２バイトのＩ/0アド レスからＢレジスタに ＥＤ：Ａ+ＢをAに入れる Ｅ２：次の２バイトのＩ/0アド レスにAレジスタから 書き込みなさい。 Ａレジスタ Ｂレジスタ アドレスバス/ データバス 0000番地 メモリ Ｃ８00番地 上から順番にやる。こういうのをマシン語という。 ＣＦＦＦ番地 ＦＦＦＦ番地 ＥＦＦ０番地 レジスタ キーボード ＦＦＦ０番地 レジスタ プリンタ

プログラムの実行 ＣＰＵ メモリ レジスタ レジスタ （１）ＣＰＵがアドレスバスにC800を出す。 　　　　　ＣＰＵ （２）メモリがC800番地のデータ“3D”を出すのでCPUはそれを読む。 03 02 Ａレジスタ Ｂレジスタ （3）ＣＰＵは“3D”を見て次の２バイトをで示すアドレスを取ってくる。 　“３Ｄ”は次の２バイトで示すI/Oアドレスからデ-タを読み込んでＡレジスタに入れる命令。 3Ｄ メモリ Ｃ８００ （４）取ってきた“EF00”をアドレスバスに出す・ EF,FO C801,C802 （5）キーボ－ド入力“03”をAレジスタに読みこむ。 （6）CPUがアドレスバスにＣ803を出して次の命令“３Ｅ”を取ってくる。これでまたキーボードからの02をBレジスタに入れる。 アドレスバス/ データバス （7）CPUがアドレスバスにＣ806を出して次の命令“ＥＤ”を取ってくる。これでこれでＡ+Ｂを計算してそれをＡに入れる。 ＥＦＦ０番地 レジスタ 03 （8）CPUがアドレスバスにＣ807を出して次の命令“Ｅ２”を取ってくる。“Ｅ２”は次の２バイトで示すI/OアドレスにＡレジスタの内容を書き込む命令。 05 02 ＦＦＦ０番地 レジスタ

プロセス（タスク） ＣＰＵ メモリ レジスタ ＊同時に複数のプロセス（タスク）が実行できることをマルチタスクという。 0000番地 アドレスバス/ データバス ゲーム プロセス Ｂ７00番地 ＢＣＦＦ番地 ワープロプロセス Ｃ８00番地 ＣＦＦＦ番地 ＦＦＦＦ番地 レジスタ ハードディスク ワープロプログラム ゲームプログラム

ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ） ＣＰＵ ＯＳ（Windows) メモリ レジスタ ＊ＯＳが各プロセスを切り替えている。 ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ） ＣＰＵ ＊ＯＳが各プロセスを切り替えている。 0000番地 ＯＳ（Windows) メモリ 「よしきた！」 「プリンタに打ち出して」 アドレスバス/ データバス ゲーム プロセス 次の10msは ワープロプロセス 最初の10msは ゲームプロセス Ｂ７00番地 ＢＣＦＦ番地 ワープロプロセス Ｃ８00番地 ＣＦＦＦ番地 ＦＦＦＦ番地 レジスタ ハードディスク ワープロプログラム ゲームプログラム ＊実際はI/Oへの読み書きは各プロセスがOSに頼み ＯＳが実行している。

エラー ＣＰＵ メモリ プロセス１ プロセス２ 0000番地 Ｂ７00番地 ＢＣＦＦ番地 Ｃ８00番地 ＣＦＦＦ番地 ＦＦＦＦ番地 3D:次の２バイトのＩ/0アド レスからAレジスタに 読み込みなさい。 3Ｅ:次の２バイトのＩ/0アド レスからＢレジスタに ＥＤ：Ａ+ＢをAに入れる Ｅ２：次の２バイトのＩ/0アド レスにAレジスタから 書き込みなさい。 Ａレジスタ Ｂレジスタ アドレスバス/ データバス 0000番地 メモリ Ｂ７00番地 プロセス１ 仮に“F2”がCPUが解釈できないコマンドだった場合,ＣＰＵはハング（暴走） ＢＣＦＦ番地 ＳＴＡ　B800 Ｃ８00番地 プロセス２ ＣＦＦＦ番地 他のプロセスに間違って書きこんだりしても,ＣＰＵはハング（暴走） ＦＦＦＦ番地 仕事が終わった後、プロセスが使用していたメモリ領域は 解放されなければならないがこれが解放されないとハング。

Ｗｈａｔ’ｓ ｎｅｘｔ プログラムファイルやデータファイルはどのような形でPCの中に入っているのだろう？ Ｗｈａｔ’ｓ　ｎｅｘｔ プログラムファイルやデータファイルはどのような形でPCの中に入っているのだろう？ ビット・バイト・２進数・１６進数・アスキーコード ＨＴＭＬファイルというのはどんなふうに書けばよくて、どんなことができるのだろう。 ＨＴＭＬ文法・ハイパーリンク プログラム（ソフト）というのはどう書けばいいのだろう。 ＷＯＲＤやEXCELやパワーポイントでどんな事ができるのだろう。 ＰＣの中はどうなっているのだろう。 ＣＰＵ／メモリ/チップセット/インターフェイス ＣＰＵとメモリがどんなふうに動くのだろう。 電子ＣＰＵとメモリがどんなふうに動くのだろう。 電子回路・アドレスバス・データバス・メモリ構造 インターネットはどのようになっているのだろう。 -ＩＰアドレス/WWWサーバ/DNSサーバ/SMTPサーバ/ＦＴＰサーバ -イーサアドレス/ARP/DHCP/NAT/TCP-IP