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
ハードウェアの基本構成の図 中央処理装置（CPU） 主記憶装置 入力装置 出力装置 外部記憶装置 演算装置 制御装置 （ALU） データの流れ 制御の流れ
CPUについて CPUとは、Central Processing Unitの略で 数十億の トランジスタ・半導体素子が集積している。 コンピューター内の各機器とつながっていて制御 し、またメモリー上のデータを読み書きしていま す。 CPUそのものは小さいが、コンピューターの中枢 を担うデバイスで、CPUの性能は、パソコンの性 能や値段に大きく関わってきます。
CPUの機能 CPUの機能 マウス、キーボード、ハードディスク、メモリー、周 辺機器などからデータを受け取り、コンピューターで は「制御・演算」を担当します。 制御部： 次に処理すべきデータが メモリー上のどのアドレス・ 番地にあるかプログラムカウンターに記憶する。そし てそれを順番に演算部に伝えていく。 演算部： 制御部から伝達されたメモリー上のアドレスを手がか りに 実際のデータを処理します。
主記憶装置とは 主記憶装置はメインメモリと呼ばれる。 現在は半導体メモリ。 主記憶装置は大きく分けてRAM(ラム)とROM(ロ ム)の2種類がある。このふたつはもっている性質 が違う。メインメモリはRAM。 単に「メモリ」というときはRAMを指す。 役割：起動するプログラムを一時的に保存
メモリ管理（主記憶装置の効率的利用） 多重プログラミング（マルチタスク） スワッピング CPU の利用効率を高めるために大型計算機では、主記憶装 置に２つ以上のプログラムを同時に記憶しておいて、一方の プログラムがデータの入力待ちをしている間にもう一方のプ ログラムを実行する。 スワッピング 多重プログラミング実行中は、主記憶装置内にすべてのプロ グラムとデータを常駐させておくことができない ➡主記憶装置と２次記憶装置の間でプログラムやデータを入 れ替える操作（スワッピング）を頻繁に行う必要がある。 ➡効率的にスワッピングを行うために主記憶装置内へプログ ラムやデータをどのように配置するかが重要である。
① ロケーションレジスタ(location register)方式 コンピュータのアーキテクチャのビット数を増やさずにア ドレス空間を広げる（例えば、16ビットマシンで232バイ ト＝4GBの主記憶装置を使えるようにする）ためにも、主 記憶装置のアドレスをどう表現するかが重要である。 ① ロケーションレジスタ(location register)方式 ロケーションレジスタと呼ぶ特別のレジスタにプログラム の先頭アドレスを入れておき、機械語の各命令の格納されて いるアドレスにその先頭アドレスを加えて実効番地を計算す る。 ②ベースレジスタ(base register)方式 １つの機械語命令の長さが小さくて、そのアドレス部だけ で主記憶装置のすべてのアドレスを表現できないとき、ベー スレジスタと呼ばれるレジスタの値を加えたものを実効アド レスとする方式である。
③ セグメント(segment)方式 CPUが直接アクセスできるメモリ空間を１つのセグメントと して、セグメントを複数個用意しておき、アクセスするセグ メントを切り替える。 ③の方式では扱えるメモリ空間はセグメントレジスタの大きさ培に増える ①②の方式では扱えるメモリ空間がロケーション/ベースレジスタの大きさ分しか増えない Mビット セグメント Ｎビット アドレス セグメント セグメントレジスタ セグメント 拡張されたアドレス N＋M ビット
④ 仮想記憶(virtual memory)方式 物理的な記憶装置とは別にプログラムごとに仮 想的なメモリ空間を考え、その上でプログラムを 組み、実行時に仮想的なアドレスを物理的記憶装 置上の物理アドレスに変換するためにアドレス変 換表を持つ。仮想記憶方式にはセグメント方式と ページ方式があり、ページ方式では主記憶装置も ２次記憶装置もページと呼ばれる固定長のサイズ の領域に分割し、ページ単位でスワッピングを行 う。
補助記憶装置 ハードディスク フロッピーディスク 光磁気ディスク USBメモリ SDメモリ DVD CD