情報コミュニケーション入門ｅ 第９回 Part2 ハードウェアとソフトウェア

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1 情報コミュニケーション入門ｅ 第９回 Part2 ハードウェアとソフトウェア
情報コミュニケーション入門ｅ 第９回 Part2 ハードウェアとソフトウェア 坂口利裕

2 Part2のテーマ メインテーマ 教科書指定テキスト関連部分 コンピュータの仕組み ～ハードウェアとソフトウェア～
情報コミュニケーション入門ｅ Part2のテーマ メインテーマ コンピュータの仕組み ～ハードウェアとソフトウェア～ 教科書指定テキスト関連部分 １. 情報コミュニケーションの基本 ８. 情報理論 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

3 電子計算機 世界初の電子計算機 ＥＮＩＡＣ 第二次世界大戦の最中，アメリカで開発 軍事目的 十進法 ワイヤード・プログラム
情報コミュニケーション入門ｅ 電子計算機 世界初の電子計算機 ＥＮＩＡＣ 第二次世界大戦の最中，アメリカで開発 軍事目的 十進法 ワイヤード・プログラム 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

4 コンピュータの概念的構造 概念的装置 本体 ５大機能 制御装置 演算装置 入力装置 主記憶装置 出力装置 周辺装置 補助記憶装置 マイクロ
情報コミュニケーション入門ｅ コンピュータの概念的構造 本体 概念的装置 ５大機能 マイクロ プロセッサ （MPU） 制御装置 演算装置 入力装置 主記憶装置 出力装置 周辺装置 補助記憶装置 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

5 各装置の役割と具体例 （周辺装置） 入力装置 出力装置 データをディジタル化する キーボード，マウスなど
情報コミュニケーション入門ｅ 各装置の役割と具体例 （周辺装置） 入力装置 データをディジタル化する キーボード，マウスなど 出力装置 ディジタルデータを映像・音声などに戻す ディスプレイ，プリンタなど 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

6 各装置の役割と具体例 （本体部） 演算装置 記憶装置 制御装置 能力は四則演算程度 複雑な処理はソフトウェアで実現 主記憶装置－半導体で構成
情報コミュニケーション入門ｅ 各装置の役割と具体例 （本体部） 演算装置 能力は四則演算程度 複雑な処理はソフトウェアで実現 記憶装置 主記憶装置－半導体で構成 補助記憶装置－磁気式，光学式，光磁気式 制御装置 全体の速度の調整，プログラムの解読と実行（処理の自動化） 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

7 マイクロプロセッサ コンピュータの心臓部 半導体の集積技術の高度化による単体化
パソコン用のプロセッサでは，1秒あたりの処理回数→数百万回～数億回 10年前のスーパーコンピュータなみ 情報コミュニケーション入門ｅ

8 ノイマン型コンピュータの要件 電子回路による動作 二進数による演算 プログラムの（主記憶装置への）内蔵
情報コミュニケーション入門ｅ ノイマン型コンピュータの要件 電子回路による動作 物的動作（歯車や電磁石）を伴わずに純粋に電子の力で動作 速度・耐久性の向上 二進数による演算 回路の簡素化 データの信頼性 プログラムの（主記憶装置への）内蔵 プログラムの変更の容易さ，汎用性の向上 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

9 ハードウェアの特徴 概念的には５つの装置から構成される 制御・演算装置の仕組みは想像するよりも単純である
情報コミュニケーション入門ｅ ハードウェアの特徴 概念的には５つの装置から構成される 制御・演算装置の仕組みは想像するよりも単純である 複雑な処理を，適切な順序の単純処理の組合せで表現することで，ハードウェアの能力を補うことができる プログラムも記憶装置上のデータとして電子化されている→プログラムのソフトウェア化 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

10 ハードウェアの構造（概念） AR GR0 GR1 GR2 GR3 PC 0000 0001 0002 制御装置 0003 演算装置 0004
主記憶装置の記憶ユニット アドレス GR0 GR1 GR2 GR3 PC LD GR0,#0010 0000 0001 LD GR1,#0011 0002 制御装置 0003 ADDA GR0, GR1 演算装置 0004 ST GR0,#0012 0005 FR WR IR 0006 … 145 0010 DR 236 0011 0012 レジスタ（一時記憶） 切替え／シフタ 情報コミュニケーション入門ｅ

11 ハードウエアとソフトウェアの関係 ハードウェアは，メーカーや機種ごと，周辺装置の接続状況により千差万別
情報コミュニケーション入門ｅ ハードウエアとソフトウェアの関係 ハードウェアは，メーカーや機種ごと，周辺装置の接続状況により千差万別 基本ソフトはハードウェアの制御を担当し，応用ソフトウェアから要求される機能を同じ水準で実現することで，ユーザからハードウェアの差異を隠蔽 応用ソフトは，目的に応じてユーザが使い分ける 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

12 データ表現とプログラム データもプログラムも記憶装置の内部では，二進数で表現される
情報コミュニケーション入門ｅ データ表現とプログラム データもプログラムも記憶装置の内部では，二進数で表現される 電子回路が単純にできる 一定の電圧かどうか 正（プラス）か負（マイナス）か 電流の方向 補助記憶媒体でも有利 　パンチカードの穴の有無 　バーコードの黒白 　磁極のＳＮ 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

13 情報コミュニケーション入門ｅ 情報量の単位 有限の大きさの記憶装置の内部で，効率よく，かつ実用的な精度を持たせる →　一定の桁数で処理 二進数１桁 →　１ビット ８ビット →　１バイト ２10＝1024バイト →　１キロバイト（KB） ２10＝1024KB →　１メガバイト（MB） ２10＝1024MB →　１ギガバイト（GB） ２10＝1024GB →　１テラバイト（TB） 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

14 二進数による数値表現 ０と１だけを用いる表記 表記の違いにすぎないので十進数と相互変換が可能 具体的手順は教科書p.163～165
情報コミュニケーション入門ｅ 二進数による数値表現 ０と１だけを用いる表記 表記の違いにすぎないので十進数と相互変換が可能 具体的手順は教科書p.163～165 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

15 二進数による演算 十進数演算よりも機械向け
情報コミュニケーション入門ｅ 二進数による演算 十進数演算よりも機械向け １桁同士であれば加算・乗算は４パターンのみ作成 　０＋０＝００　　０×０＝０ 　０＋１＝０１　　０×１＝０ 　１＋０＝０１　　１×０＝０ 　１＋１＝１０　　１×１＝１ 論理式（and，or，not）で表現できるので論理回路の組合せで演算が実現可能 マイクロプロセッサが一度に計算できる桁数 →プロセッサの処理能力を決定するひとつの要素 →現在の主流は 32桁 （32ビット） →サーバー系では64ビットも実用化 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

16 データの内部表現の色々 負の数 小数 文字 符号方式 嵩上げ方式 補数方式 固定小数点方式 浮動小数点方式 コード化（符号化） 規格
情報コミュニケーション入門ｅ データの内部表現の色々 負の数 符号方式 嵩上げ方式 補数方式 小数 固定小数点方式 浮動小数点方式 文字 コード化（符号化） 規格 ASCII，EBCDICなど 漢字などの 非英語圏の文字 2バイトで表現 JIS，シフトJIS，EUC，UTF など 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

17 アルゴリズム 複雑な計算（や一般に問題解決）の手順を 表現したもの 例：最大公約数を求める 答が存在しない時も含めて 必ず答を得られるように
情報コミュニケーション入門ｅ アルゴリズム 複雑な計算（や一般に問題解決）の手順を 答が存在しない時も含めて 必ず答を得られるように 基本的な計算（四則演算など）や 明確な判断基準のみで 　表現したもの 例：最大公約数を求める 444と259の最大公約数は？ 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

18 アルゴリズムの例 ２つの自然数の最大公約数 自然数を a, b とする もし a<b なら， aとbを交換
情報コミュニケーション入門ｅ アルゴリズムの例 ２つの自然数の最大公約数 自然数を a, b とする もし a<b なら， aとbを交換 aをbで割った時のあまりを新たにaとする もし a=0 なら，6．へ進む 2.へ戻る bが元の２つの自然数の最大公約数 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

19 次回は．．． ［実習の日］実習室Ｅへ直接集合 いずれも自力でこなせた人は参加不要 練習５によるワープロソフトの練習
情報コミュニケーション入門ｅ 次回は．．． ［実習の日］実習室Ｅへ直接集合 練習５によるワープロソフトの練習 これまでの練習・実習課題１／２などの未消化分の作業・Q&A いずれも自力でこなせた人は参加不要 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕

20 次々回は．．． ［講義の日］カメリアホール オペレーティングシステム入門 Web入門（１） OSの役割 （今さらながらの）Windows操作
情報コミュニケーション入門ｅ 次々回は．．． ［講義の日］カメリアホール オペレーティングシステム入門 OSの役割 （今さらながらの）Windows操作 Web入門（１） Webシステムの基礎 情報コミュニケーション入門ｅ 坂口利裕