半田利弘 鹿児島大学 大学院理工学研究科 物理・宇宙専攻 プログラミング基礎演習 第１回 計算機の構造とOS 半田利弘 鹿児島大学 大学院理工学研究科 物理・宇宙専攻

コンピューターとは

コンピューターとは コンピューター＝電子計算機、電脳 計算？ 実は、いつでもどこでも使っている 電気回路によって数値を求める機械 数値演算 データ処理 機械制御 実は、いつでもどこでも使っている ビデオデッキ、自動車、冷蔵庫、銀行ATM ガラケー、スマホ、ゲーム機 実験装置、研究用の天体望遠鏡

電気回路で計算 電気回路と数学 V=iRとか… 大阪大学総合学術博物館

アナログコンピューター 計算式の設定 電気回路の特性を調整して行う プログラミング 動画ファイル再生

アナログコンピューター

デジタルコンピューター 機械式計算機を電気回路で置き換える 電気信号を“数えて”計算する 数えるのに電気回路を使う “オームの法則”なんて要らない

コンピューターの祖先 そろばん 歯車式計算機 情報処理推進機構 電卓博物館

大型計算機 　バベッジの差分機械differential engine Wikipedia ロンドン科学博物館・半田利弘

今日のコンピューター 巨大な電卓 電卓の構成要素 テンキー：入力装置 液晶表示：出力装置 計算機本体：CPU メモリー：記憶装置

電卓を分解してみる http://www.dentaku-museum.com/

パソコンの中身 標準的なパソコンを分解してみる 文部科学省 静岡大学情報学部杉山研究室

パソコンの中身 情報処理推進機構 文部科学省 静岡大学情報学部杉山研究室

コンピュータの基本構造 CPU あらゆるデータをCPUで処理 扱えるビット数 ビットパターン デジタル化 ビットパターンで表す 01001010 0と1だけだと人間には面倒くさい 01001010を4桁ずつで0x4aと書く

2進数、10進数、16進数 n進法：n種類の数字だけで整数値を表す nが小さいと 2進数：0,1←整数の最小単位：1bit=2進数の１桁 8進数：0,1,2,3,4,5,6,7 10進数：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 16進数：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f nが小さいと 計算規則は少ない：掛け算の「九九」 桁数が増えて面倒

2進数、10進数、16進数 電気回路では２進数が扱いやすい 人間は10進数がなじみがある 両者の妥協→16進数 2n進数ならなんとかなる 人間は10進数がなじみがある 両者の妥協→16進数 コンピュータが譲ればよい（a～fを使わない） 10進数を１桁ずつ計算すればよい 16進数だと扱えるデータの種類が少なすぎ 1byte=8bit=16進数で2桁(256通り)

計算機で何をさせるか やらせたいこと なるべく人間になじみ深い表記を使いたい まず、整数の計算からはじめよう… 数値を計算したい 文字情報を処理したい 機械を制御したい なるべく人間になじみ深い表記を使いたい まず、整数の計算からはじめよう… と、その前に

OSとコマンド

WindowsとDOS Windows 各装置にアクセスする手段を提供 OS (基本ソフト)の１つ 原型はDOS 各社のコンピュータの微妙な違いを吸収する 他のOS　　Mac-OS, Linux, Android, TRON 原型はDOS 最も原始的なOSの１つ OS上では大文字と小文字を区別しない 各装置にアクセスする手段を提供 同種の装置が同じように扱える

ドライブ いろいろな外部記憶装置 OS上での表記 ハードディスク、USBメモリー、CD-ROM １つずつに名前を付ける＝“ドライブ” アルファベット１文字＋”:” A:, B:, C:, …

フォルダ/ディレクトリィ フォルダ/ディレクトリィ 階層構造 複数のファイルをまとめて入れる場所 ファイルを区分して管理するため 名称は好きに付けられる 区別がつけば、同一名も可 階層構造 フォルダの中にフォルダを作ることも可能 段階数は無制限 ツリー構造　一番上は“\”

自分がいる場所 “自分がいる場所”という概念 ファイル名のみ→自分がいる場所のファイル フォルダ名付き→そのフォルダのファイル 1_2.c, abc.exe フォルダ名付き→そのフォルダのファイル Lesson1\1_2.c, abc\1_2.c ツリー構造はドライブごと e:lesson1\1_2.c e:\abc\lesson1\1_2.exe

ドライブ間の移動 行き先のドライブ名と“:” “特別な”ドライブ c 他のドライブの割付は機械によって異なる Eドライブへ移動 e: Cドライブへ移動　c: “特別な”ドライブ　c システムが収められているドライブ a:でないのはなぜ？→歴史的経緯による 他のドライブの割付は機械によって異なる ここの機械だと、USBメモリはe:

フォルダ間の移動 フォルダ名の区切り「\」 下に降りる cd foo 上にあがる cd .. 一度に降りる cd abc\bbc\cbc \ 1 bbc a abc foo mmx foo handa cbc abc a

フォルダ内のファイル フォルダ内のファイル一覧を表示せよ コマンド　dir directoryの略（directory=案内図）

コマンド コマンド：コンピュータに動作の指示を出す 英語の命令文の発想： 自作のコマンド 動詞のみ 動詞＋操作対象 dir 動詞＋操作対象 cl abc.c 自作のコマンド ファイルfoo.exeがあれば、コマンドfooが使える